Le plus vieux T. rex connu et Artec 3D se retrouvent pour une installation dans un musée japonais

Après la première reconstruction réussie de Trix en 2014-2016, l’équipe du Centre de biodiversité Naturalis a décidé qu’elle avait besoin de son propre scanner 3D.

Après avoir envisagé ses options via des recherches et des conversations avec des fournisseurs néerlandais, l’équipe a arrêté son choix sur Artec Space Spider, le meilleur et le plus adapté pour ses diverses tâches, en matière de précision, de performances, et de facilité d’emploi. Et, comme la dernière fois, le scanner a été fourni par 4C Creative CAD CAM Consultants, partenaire de longue date et Ambassadeur d’Artec.

« Pour nous, le plus important était de pouvoir reproduire des dinosaures avec Space Spider, explique Hanneke Jacobs, gestionnaire de projets de dinosaures au Naturalis. Nous avons discuté du scanner qui serait le plus approprié et le plus pratique pour nous, et nous avons choisi Space Spider parce qu’il répondait à la majorité de nos besoins. »

« Le plus grand prédateur à avoir jamais vécu sur Terre exige la technologie de scan suprême : Artec se surpasse une fois de plus !, commente Edwin Rappard, directeur de 4C. Nous sommes fiers que Naturalis ait choisi Artec Space Spider pour terminer le travail entamé avec Artec Eva il y a quelques années. Artec permet même de combiner les données recueillies par Eva en 2016 avec celles actuelles de Space Spider : la solution suprême. »

Léger mais puissant, Artec Space Spider est un choix idéal pour numériser de petites pièces constituées d’éléments géométriques complexes, telles que des os et divers types de fossiles, en haute résolution et avec une précision sans faille. Le moment était également bien choisi : peu de temps auparavant, le Centre avait signé un accord avec le Musée japonais des dinosaures de Nagasaki pour créer la première copie de Trix, modestement baptisée « 3D Trix ». Autrement dit, le célèbre Tyrannosaurus rex et les scanners Artec allaient de nouveau se rencontrer.

3D Trix : du scan 3D au squelette assemblé

Après une brève séance de formation à Space Spider et au logiciel Artec Studio, Pasha van Bijlert, modeleur 3D et anatomiste au Naturalis responsable de la deuxième reconstruction numérique du squelette du T. rex, s’est mis au travail.

Après une brève séance de formation à Space Spider et au logiciel Artec Studio, le modeleur 3D Pasha van Bijlert s’est mis au travail. (Source : Hanneke Jacobs)

Le squelette de Trix est constitué de quelque 320 os. La plupart d’entre eux avaient déjà été scannés avec Artec Eva, y compris les côtes, la queue et les vertèbres. Pasha ne devait donc pas rescanner le squelette entier : uniquement les os qui n’avaient pas assez de détails et devaient être rescannés en meilleure qualité. Par exemple, les os des pattes, la mâchoire ainsi que le crâne. Le modeleur a ainsi gagné beaucoup de temps et a pu se concentrer davantage sur la modélisation et l’ajout des éléments manquants au squelette 3D final.

À l’aide d’Autodesk Maya, Pasha a d’abord positionné tous les modèles 3D scannés déjà disponibles dans une pose réaliste et intimidante pour un T. rex, comme si celui-ci s’apprêtait à dévorer une proie imaginaire. Après quoi le modeleur s’est mis à travailler sur certains os qui devaient être rescannés et restaurés.

Une pièce imprimée en 3D de la partie supérieure du crâne de 3D Trix à côté du vrai squelette de Tyrannosaurus rex au Centre de biodiversité Naturalis (Source : Hanneke Jacobs)

Au total, il n’a fallu à Pasha que deux jours pour réaliser tous les scans manquants, et deux semaines de plus pour les traiter et les réunir en un modèle 3D complet.

La méthode de post-traitement variait en fonction des os. « Si je pouvais scanner un os de tous les côtés, il fallait simplement aligner les scans, parfois en supprimant le sol ou les objets environnants, puis faire une fusion dans Artec Studio », explique Pasha, précisant qu’il n’a pas eu besoin de texture pour cette tâche. En ce qui concerne son travail dans Artec Studio, « j’aime particulièrement l’outil d’alignement, parce qu’en plus des scans individuels, vous pouvez aussi aligner les modèles “finis” dans différentes positions », poursuit-il.

Pour certains scans dont la qualité était insuffisante – par exemple, si un os avait été scanné avant d’être entièrement restauré, ou s’il avait été scanné alors qu’il était déjà fixé dans la structure –, un post-traitement approfondi a été nécessaire en utilisant à la fois Artec Studio, Geomagic Wrap, et Zbrush, pour corriger les données manquantes.

« Dans la mesure du possible, j’ai symétrisé ou transplanté des sections de divers os pour remplir les zones planes, commente-t-il. Dans certains cas, j’ai dû sculpter manuellement les zones manquantes à partir de photos de Trix et d’autres spécimens de T. rex. »

« Trixifixation » de la queue et nouvelle pose

Pour faire en sorte que le nouveau 3D Trix soit le plus réaliste et authentique possible, plusieurs étapes ont eu lieu, notamment le remplacement de certains os en plâtre en mauvais état que Trix avait hérités d’autres spécimens – ceux-ci incluaient un coccyx du T. rex Stan, depuis vendu aux enchères. À la demande du musée de Nagasaki, Pasha avait également besoin de faire prendre à 3D Trix une pose offensive.

Nouvelle reconstruction du T. rex du Naturalis, 3D Trix se tient dans une pose offensive (Source : Hanneke Jacobs)

Aspirant à une version plus réaliste, le modeleur 3D a également rapproché les genoux de 3D Trix. En regardant les empreintes fossilisées du dinosaure, Pasha a compris que les pattes écartées du Trix original et d’autres T. rex étaient simplement incorrectes. Il a également rapproché les os de la colonne vertébrale davantage que dans la version originale, étant donné que le nouveau modèle n’était pas destiné à être désassemblé comme le squelette original.

Prêt pour l’impression 3D

Après le traitement et le post-traitement, Pasha a importé le squelette entier dans Rhino, où il a modélisé l’armature interne (structure en acier) qui soutiendrait de l’intérieur le squelette assemblé.

Impression 3D d’une pièce inférieure de la mâchoire de 3D Trix (Source : Hanneke Jacobs)

Après le tranchage du modèle complet pour l’impression avec Simplify3D et Cura, il était enfin temps d’imprimer en 3D et de colorier tous les os ! Les pièces plus petites telles que les ongles et les dents ont été imprimées sur plusieurs petites imprimantes Ultimaker en utilisant du bioplastique PLA (acide polylactique) recyclé, un matériau résistant et durable qui peut être dégradé biologiquement sous certaines conditions. Les os plus grands ont été imprimés sur deux imprimantes 3D Builder Extreme 1500 à grande échelle.

Le squelette entièrement assemblé de 3D Trix exposé au Centre de biodiversité Naturalis (Source : Hanneke Jacobs)

La dernière étape a consisté à colorier les os et à les ajouter un par un à une armature de tiges précédemment conçue, en utilisant le modèle 3D comme référence.

Après quasiment une année d’impression 3D et de peinture avec près de 45 millions de millimètres carrés de peinture acrylique, la reconstruction spéciale de 3D Trix s’est achevée à la fin de 2020. L’impression et l’assemblage des os ont été réalisés dans la salle d’exposition « Live Science » du Naturalis, de façon à ce que tous les visiteurs puissent assister au processus entier. Le nouveau T. rex rejoindrait ensuite sa nouvelle maison au Japon.

Assemblagee de 3D Trix au Naturalis

Leo entre en scène

Dès que la nouvelle reconstruction a été terminée, l’équipe du Naturalis a décidé d’ajouter un autre scanner Artec à sa boîte à outils de reconstruction : Artec Leo. Vu la taille des dinosaures, cette décision tombait sous le sens.

« Leo peut scanner de plus gros os très facilement, ce qui nous fait gagner énormément de temps, commente Hanneke. Il facilite grandement le scan. En plus, il a l’air très futuriste quand on l’utilise ! »

Travailler avec ces deux scanners est la solution idéale pour l’équipe. « Désormais, nous utilisons Space Spider pour les os plus petits, et Leo pour les grands. C’est le duo parfait. »

Avec leurs deux scanners à portée de main, Hanneke et son équipe reçoivent des demandes de scan en provenance d’autres départements du centre : « L’autre jour, j’ai scanné un gros os de hanche de mammouth qui a [depuis] été imprimé et fixé dans un squelette. Maintenant que les gens savent que nous avons ces scanners dans notre boîte à outils, ils sont plus nombreux à venir nous trouver. »

Les chercheurs affirment que l’exploration de régions riches en os les occupera probablement pendant les 20 prochaines années au moins. L’équipe prévoit déjà d’aller partout entre le Wyoming et l’Angola.

Nous sommes impatients de voir ce que l’équipe du Naturalis nous réserve !

La Dream Team du Naturalis (de gauche à droite) : Mickel van Leeuwen, Pasha van Bijlert, Donald vd Burg, Hanneke Jacobs, Ashwin van Grevenhof, Wilco de Pineda (Source : Hanneke Jacobs)