It started with a savage act, but thanks to animal welfare advocates, a group of dedicated specialists, and leading-edge 3D technologies, a young Costa Rican toucan has become a national symbol of perseverance and hope.

Il tucano di nome Grecia, chiamato così in onore della zona in cui vive, è stato maltrattato da alcuni ragazzi e ha quasi perso completamente la parte superiore del suo maestoso becco. Fortunatamente, il becco ferito è stato trovato e raccolto nei pressi dello Zoo Ave, il centro di soccorso per animali più grande dell'America Centrale, per cercare di curarlo e recuperarlo.

L'attacco di Grecia ha attirato l'attenzione dei media, provocando un'ondata di proteste e una proposta di legge in Costa Rica che garantisca una migliore protezione degli animali. La campagna di crowdfunding lanciata per la cura di Grecia ha raccolto più di 10.000 $. 

Come eseguire la scansione di un tucano

Grecia’s story got the attention of Grupo SG in San José, Costa Rica. As a distributor of 3D Systems products, Grupo SG was in a position to offer a complete chain of 3D solutions─from scanning to modeling to printing─to help the toucan’s return to health.

Grupo SG, with a team headed by Thomas Lange and Karley Fu, provided technical expertise and connected regional specialists in industrial design, dentistry, nanotechnology and zoology to 3D Systems’ worldwide 3D technology resources.

After giving time for the remaining part of the toucan’s top beak to harden, Grupo SG used an Artec Spider 3D scanner to capture dimensions and features from Grecia’s beak and surrounding areas. The toucan needed to be awake during the process.

“Scanning a live toucan without anesthesia was difficult,” says Esteban Murillo, Sales Representative for Grupo SG. “We made two or three different scans to make sure we had all the data we needed. The toucan stayed very still but the clock was ticking.”

Grupo SG ha scansionato anche l'intero becco di un tucano morto per ottenere ulteriori dati.

3D Systems’ Geomagic® Wrap® software was used to process and modify 3D scan data into 3D models. Geomagic Control™ software, typically used for 3D inspection of industrial products, was used to obtain measurements and analyze geometry.

Modellazione del nuovo becco

Grupo SG ha condiviso foto, documenti, file di scansione e requisiti con Youngkwan Joo, un esperto di reverse engineering 3D del team di modellazione di 3D Systems di Seoul, Corea del Sud.

Joo worked with two sets of data: One from the scanning of Grecia’s broken beak and the other from the whole beak of the dead toucan. His first step was designing a well-fitted beak for Grecia using Geomagic Freeform® software from 3D Systems.

Geomagic Freeform enables users to sculpt virtual clay models into organically shaped precision forms. The solution includes a Geomagic® Touch™ X haptic device – a true 3D interface with force feedback to make design as intuitive as working in real clay.

Joo brought the models from Geomagic Freeform into Geomagic Design™ X, the ideal solution for converting 3D-scanned mesh data into CAD models. Geomagic Design X offers automatic and guided solid model extraction, exact surface fitting to organic 3D scans, and mesh editing and point-cloud processing for manufacturing-ready designs.

Dopo aver modellato il becco, Joo ha progettato un cappuccio per fissare il becco protesico a quello che resta della parte superiore del becco di Grecia. Il cappuccio è stato progettato per poter rimuovere il becco protesico in modo da consentirne la pulizia e per inserire un becco più grande in seguito, dal momento che Grecia è in fase di crescita.

Joo spiega che il lavoro di progettazione è stato realizzato nell'arco di due mesi, ma i tempi effettivi sono risultati inferiori a una dozzina di ore per creare diverse versioni del becco e apportare lievi modifiche.

“Siamo riusciti a risparmiare parecchio tempo grazie alla potenza di Geomagic Design X come modellatore parametrico”, spiega Joo. “I comandi in Design X sono ottimizzati perfettamente per la creazione di superfici accurate e di alta qualità, in maniera semplice e rapida a partire da dati di scansione. Inoltre, ci permette di eseguire modellazioni CAD generali per un lavoro di progettazione creativo”.

Selezione del materiale corretto

L'impegno comune per la realizzazione del becco protesico ha incluso anche due esperti di materiali 3D Systems statunitensi: Steve Hanna, Vicepresidente di marketing e vendita di materiali globale nell'area più grande di Seattle, e Khalil Moussa, Direttore senior di R&S per materiali e processi nella sede centrale di Rock Hill, S.C. (US) di 3D Systems.

Hanna and Moussa studied the characteristics of real toucan beaks and load factors provided by the experts in Costa Rica and made recommendations on printers and materials.
Grupo SG and Moussa experimented with CubePro Nylon material for the initial prototypes and settled on Duraform PA for the final version. Duraform PA, a robust nylon material, was chosen for its strength and durability qualities that match Grecia’s needs for preening, drinking and eating.

La stampa finale è stata realizzata presso Rock Hill con una stampante con sinterizzazione laser selettiva (SLS) 3D Systems ProX™ 500 nota per la produzione di parti superiori con elevata precisione, resistenza e qualità. ProX 500 e Duraform PA sono utilizzate ampiamente per parti destinate al settore aerospaziale e dispositivi medici biocompatibili.

“Second chance for life”

Il cappuccio e il becco protesico stampati in 3D sono stati spediti in Costa Rica per l'intervento di Grecia. Il cappuccio è stato fissato con colla epossidica alla parte rimanente del becco del tucano e la protesi è stata bloccata in posizione con una cerniera con perni. Il team di cura ha scelto di non dipingere il becco per ricordare la tragedia e il recupero di Grecia.

Grecia si è adattato molto rapidamente al nuovo becco protesico. Nell'arco di alcuni giorni ha iniziato a lisciarsi le piume e a mangiare e bere normalmente. Secondo gli addetti dello Zoo Ave, con la protesi canta anche meglio di prima.
Per Grupo SG, il becco protesico non si tratta solo della dimostrazione di ciò che può fare la tecnologia ma anche di orgoglio nazionale.

“The voice of the Costa Rican nation was raised loudly and clearly and we have the privilege of being part of this team that provided a second chance for life to this beautiful sentient being,” says Karley Fu. “A team of great humans and gifted professionals executed a never-seen-before act of love in collaboration with the latest 3D technologies.”