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Estudos de casos de educação

Impressão 3D significa aprendizado prático e um futuro mais promissor

Com a impressão 3D nos laboratórios e nas salas de aula, os pesquisadores de hoje e os cientistas, engenheiros e designers de amanhã estão resolvendo os desafios do mundo moderno.

Prof. Zollikofer e a impressora 3D Objet

Recentemente, quando o Instituto de Antropologia da Universidade de Zurique estava investigando o tamanho do cérebro de Neandertais no nascimento (fósseis com aproximadamente 50.000 anos de idade), a equipe obteve novas pistas sobre a história da evolução humana. Usando os restos mortais de um recém-nascido encontrados na Caverna de Mezmaiskaya (Crimea, Rússia) e dois bebês da Caverna de Dederiyeh (Síria), o Prof. Dr. Christoph P. E. Zollikofer e sua equipe conseguiram adquirir novas ideias sobre a ‘obstetrícia dos Neandertais’, padrões de crescimento do cérebro e a evolução da vida humana. Essas descobertas extraordinárias foram desenvolvidas ainda mais usando técnicas de reconstrução computadorizadas em uma bacia fragmentada de uma Neanderthal do sexo feminino (descoberta por Dorothy Garrod nos primórdios dos anos 1930) na Caverna de Tabun (Israel). Ao simular imagens e incorporar digitalmente os restos mortais de bebês e da ‘Mulher de Tabun’, o Prof. Zollikofer e a Dra. Marcia Ponce de Le’on conseguiram dar um novo enfoque às mulheres Neandertais.

A pesquisa efetuada pelo Instituto de Antropologia da Universidade de Zurique usou a Tecnologia PolyJet™ da Objet. Como orgulhosos proprietários de um Sistema de impressão 3D Eden250™, o Prof. Zollikofer e a sua equipe puderam usar modelagem 3D para aprimorar ainda mais suas descobertas relacionadas à evolução do tamanho do cérebro de Neandertais.

A impressão com alta precisão torna a Objet a única solução

Bacia da Mulher de Tabun com Mezmaiskaya

O Prof. Zollikofer conheceu o sistema Objet em 2005 na Universidade de Tóquio. O Prof. Gen Suwa do Museu da Universidade, que possui um sistema Eden™, demonstrou ao Prof. Zollikofer as possibilidades de combinar impressões 3D com descobertas antropológicas. “Tornou-se evidente para mim que precisávamos dessa tecnologia internamente. As vantagens ficaram imediatamente claras para mim,” recordou o Prof. Zollikofer.

Naquela época, a equipe da Universidade de Tóquio estava usando o sistema (empregando tecnologia micro-CT) para digitalizar dentes de fósseis de hominídeos e ampliá-los para classificar e demonstrar a variação e a evolução dos dentes. “Tal aplicativo simples nos convenceu de que precisávamos da Objet internamente”, disse o Prof. Zollikofer. Embora houvesse outras tecnologias disponíveis, estava claro para ele que a Objet poderia melhor atender às suas demandas. “Precisávamos de peças com alta precisão para replicar os fósseis reais encontrados. A pesquisa acadêmica não nos permite ter nada menos do que uma cópia precisa de um esqueleto fossilizado. A Objet era a única solução que oferecia essa capacidade.”

Além disso, e devido a restrições orçamentárias, os cartuchos de resina usados pela Objet ajudaram nessa seleção. “Frequentemente, tínhamos restrições orçamentárias. Os cartuchos nos permitem comprar material quando necessário e não investir massivamente em materiais a menos que sejam necessários,” afirmou Prof. Zollikofer.

A Eden250 permitiu que o Prof. Zollikofer melhor compreendesse o tamanho do cérebro no nascimento. ‘Dederiyeh 1’, o esqueleto de Neandertal fossilizado encontrado na Caverna Mezmaiskaya na Rússia era único, pois o bebê foi avaliado com idade de uma semana ao falecer. “A capacidade de encontrar um caso de cérebro de Neandertal em sua infância foi uma descoberta memorável. Ela nos permitiu calibrar nossas descobertas e melhor compreender os desenvolvidos do cérebro durante esse período. Até essa descoberta, possuíamos apenas cérebros de bebês mais velhos e era necessário adivinhar como o cérebro de um recém-nascido seria”, explicou o Prof. Zollikofer. A estrutura dos dentes, o tamanho do crânio e o tamanho do cérebro avaliado forneceram grandes ideias sobre a evolução do cérebro de Neandertal. No entanto, por mais incrível que essas descobertas sejam, os desafios nesse campo científico sempre permanecem.

Imprimindo uma cópia do crânio fossilizado

“Imagine descobrir centenas de peças em um quebra-cabeças e precisar reconstruir tudo isso em um determinado plano. Agora adicione a isso anos de descobertas arqueológicas e deformações trazidas como resultado do tempo decorrido. Você obtém um grande quebra-cabeças!”, continuou o Prof. Zollikofer. De fato, um tem. A escavação arqueológica na caverna de Dederiyeh durou cerca de 15 anos, onde vários anos de pesquisas foram necessários para unir todas as peças e formar um crânio de “Dederiyeh 1”. Usando um software interno desenvolvido pela Universidade chamado ‘Form It’, o Prof. Zollikofer foi capaz de reconstruir os diversos cérebros de Neandertais digitalmente após digitalizar os fósseis encontrados com a tecnologia micro-CT. “Após reconstruir os fósseis, ver o quebra-cabeças em uma tela de computador é desafiador. Descobrimos que, ao imprimir partes da imagem CT com o sistema Objet, o quebra-cabeças se tornou muito mais fácil de compreender”, disse o Prof. Zollikofer.

A Objet é usada em aplicações adicionais além do que é agora chamado na instituição de ‘Controle de qualidade’: as partes impressas ajudam a posicionar todos os fósseis na configuração correta. Uma aplicação antropológica adicional para a Objet é o que é chamado de ‘Replicação não invasiva’: Um fóssil é um tesouro. Uma vez encontrado, ele é preservado com o maior cuidado possível devido à sua raridade e à sua fragilidade. Após digitalizar os fósseis, o Prof. Zollikofer imprime as peças com o sistema Objet para que eles possam ser usados para moldagem em silicone. “Simplesmente não é possível moldar um crânio fossilizado tão frágil. A peça é muito valiosa. Entretanto, com a tecnologia de digitalização, a réplica pode ser usada para moldagem em silicone. A precisão elevada e os detalhes finos da Objet possibilitam obter uma cópia perfeita do original. Isso, por sua vez, permite a realização de experiências que, de outra forma, seriam impossíveis”, explicou o Prof. Zollikofer.

Possibilitando novas descobertas

No entanto, isso não é tudo. Novas revelações podem ser descobertas com a tecnologia Objet. Apelidada de ‘Virtualidade real’ pelo Prof. Zollikofer, a tecnologia de digitalização pode ajudar a revelar descobertas dentro de ossos que, de outra forma, seriam invisíveis aos olhos. O fóssil original não pode ser danificado para revelar estruturas internas. Entretanto, pesquisadores podem digitalizar o fóssil e, em seguida, remover digitalmente as camadas mais externas. Ao imprimir os resultados, é possível revelar novas descobertas. Na pesquisa realizada pela Universidade, ambas as raízes de dentes e as cavidades auriculares internas foram melhor compreendidas com o uso dessa técnica. A capacidade de aumentar o modelo antes de imprimir, aprimora e revela ainda mais descobertas.

Todas essas descobertas não serão muito valiosas se não puderem ser mostradas ao público interessado. “Talvez seja trivial, mas não deixa de ser crucial!”, comentou o Prof. Zollikofer. “Réplicas de fósseis produzidas na Objet podem ser expostas em exibições e museus ao redor do mundo. Isso seria simplesmente impossível com o fóssil original, pois suas exclusividade e fragilidade não permitem que a peça seja movida facilmente.”

Com possibilidades de comunicação e replicação não invasiva, aplicações e exibições de ‘Virtualidade real’, a tecnologia Objet permite a antropólogos compreenderem melhor o passado com recursos de ponta. “A Objet nos ajudou, através de sua tecnologia de impressão 3D, a melhor compreender a evolução de tamanho dos cérebros de Neanderthais”, afirmou o Prof. Zollikofer.

Observe este espaço…

Assim, o que o futuro reserva? O Instituto de Antropologia da Universidade de Zurique e a Objet estão preparando o próximo projeto: imprimir as descobertas completas de ‘Mezmaiskaya’ dentro da bacia da ‘Mulher de Tabun’. “Incorporar todos os fósseis de ‘Mezmaiskaya’ à bacia da ‘Mulher de Tabun’ e imprimi-los em 3D nunca foi feito antes! Estamos muito empolgados com esse projeto em conjunto com a Objet e planejamos exibi-lo globalmente”, declarou o Prof. Zollikofer.

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