Prähistorie meets Hightech: 3D-Scanner Auge in Auge mit einem Dinosaurierschädel

3D-Scanner

Artec Leo

Herausforderung: Den Schädel eines Triceratops scannen, um ihn virtuell betrachten, studieren und für ein anderes Museum nachbauen zu können

Lösung: Artec Leo, Artec Studio, eine Leiter

Ergebnis: Dank eines vollständigen 3D-Modells des Dinosaurierschädels können Besucher und Studenten das beliebteste Ausstellungsstück des Museums für Naturgeschichte der Universität Colorado virtuell ansehen. Zudem plant das Smithsonian Museum, eine exakte Kopie des Schädels zu erstellen, um sie auf seinem eigenen Gelände auszustellen.

Dinosaurier faszinieren Forscher und Gelehrte seit Jahrhunderten und begeistern bis heute Millionen Menschen auf der ganzen Welt. Die gut erhaltenen Überreste eines Triceratops aus grauer Vorzeit haben nun dank moderner Technik einen Zustand erreicht, der nur wenigen Dinosaurierfossilien vergönnt ist: die digitale Unsterblichkeit.

Der Schädel des Pflanzenfressers wurde 1891 in der Nähe von Lance Creek, Wyoming, entdeckt und bis zu den späten 1970er Jahren im Smithsonian-Institut in Washington D.C. ausgestellt. Danach wurde er an das Museum der Universität Colorado (CU Museum) ausgeliehen, wo er sich nach wie vor befindet. Das CU Museum in seiner heutigen Form wurde buchstäblich um diesen Schädel herum gebaut.

Um den ganzen Schädel aufnehmen zu können, war eine Leiter notwendig. Quelle: David Cano/3D Printing Colorado

„Das Smithsonian-Institut nahm eine Schätzung vor, um die Kosten für das Niederreißen einer Wand im CU Museum, die Entfernung und den Rücktransport des Schädels zum Institut zu ermitteln, da der Schädel ja ihm gehörte. Doch die ganze Aktion stellte sich als so teuer und riskant heraus, dass keiner es wagen wollte“, so Nick Conklin, Applications Engineer II bei Artec Gold Certified Partner 3D Printing Colorado. Der Schädel wird also auf absehbare Zeit bleiben, wo er ist. Mit der 3D-Scantechnologie haben sich aber nun Möglichkeiten aufgetan, die bislang undenkbar waren.

Im Januar dieses Jahres besuchten Conklin und sein Kollege David Cano zum ersten Mal das Museum für Naturgeschichte der Universität Colorado, um einen Artec Leo-Scanner zu verkaufen. „Auf dem Weg ins Museum fiel uns der Triceratops-Schädel auf, und wir dachten: das wäre ein echt interessanter Scan, den sollten wir irgendwann machen!‘“, erinnert sich Conklin.

Bei jedem Scanner, den 3D Printing Colorado verkauft, ist eine Schulung inbegriffen. Doch Dr. William Taylor, der Museumskurator für Archäologie an der Universität Colorado, kannte sich mit Artec-Scannern schon aus und sollte deshalb einen anderen Service bekommen.

„Dr. Taylor hatte schon kurze Zeit mit Artec Space Spider gearbeitet. Deshalb bat er uns, Artec Leo in einem seiner Kurse vorzuführen, statt ihn zu schulen“, so Conklin. „Er wollte, dass wir seinen Studenten zeigen, was mit Artec Leo und Scantechnologie möglich ist.“

Das war der Beginn eines Projekts prähistorischen Ausmaßes: die Digitalisierung eines kompletten Dinosaurierschädels.

Das Scannen war Teil des Seminars. Quelle: Fotografie von David Cano/3D Printing Colorado

„In einem der Abendkurse von Dr. Taylor habe ich 30 bis 40 Minuten lang den Triceratops-Schädel gescannt. Währenddessen habe ich den Studenten erklärt, was ich tue. Es war also eine Mischung aus Referat und Unterricht“, erzählt Conklin. Bald wurde auch die Presseabteilung der Universität, CU Media, auf die Scan-Vorführung aufmerksam.

„Die Presseabteilung der Universität bekam Wind von unserer Aktion und war sehr interessiert. Sie wollte Fotos und Videos davon machen, wie wir den Dinosaurier erfassen“, berichtet Cano. „Wir wurden also nochmals eingeladen, und dieses Mal war es kein Unterricht, sondern eher ein Fotoshooting“, fügt Conklin hinzu.

Beim zweiten Mal stand Conklin und Cano allerdings etwas zur Verfügung, das ihnen das Scannen deutlich leichter machte: eine Leiter. „Mit der Leiter konnte ich einige Details aufnehmen, die mir zuvor entgangen waren. Die Scanbedingungen waren einfach besser“, so Conklin.

Der Scanvorgang dauerte insgesamt 30 Minuten, während die Verarbeitung in Artec Studio innerhalb von zwei Stunden vollständig abgeschlossen war.

Die meisten Flächen waren mit Leo vom Boden aus erreichbar. „Abgesehen von den Hornspitzen war für mich alles ohne Hilfsmittel vom Boden aus zugänglich“, erklärt Conklin. „Aber das Sichtfeld und die einfache Datenerfassung von Artec Leo haben es mir sehr viel einfacher gemacht. Ich habe nicht nur gescannt, sondern auch erklärt, was ich gerade tue.“

Artec Leo ist genauso einfach zu bedienen wie die Videofunktion eines Smartphones: Der Scanner hat eine Bildschirmanzeige, auf der man sehen kann, ob alle Bereiche erfasst wurden. So lassen sich fehlende Bereiche gegebenenfalls ergänzen. Das 3D-Modell wird während des Scannens in Echtzeit erzeugt. Der Nutzer kann seine Aufmerksamkeit also voll auf die jeweilige Aufgabe richten, das heißt, er kann scannen, selbst wenn er auf einer Leiter steht und den Doktoranden etwas erläutert.

„Mit einem anderen Scanner wäre es mir auch gelungen, aber es wäre schwieriger gewesen. Ich hätte mich mehr auf den Vorgang konzentrieren müssen. Aber mit Leo und seiner hervorragenden Tracking-Fähigkeit konnte ich mich den Studenten widmen und gleichzeitig Daten in bester Qualität erzeugen. Für diesen Job war Leo wirklich das beste Werkzeug.“

Nach Aussage von Conklin waren die erfassten Daten durch den Einsatz der Leiter deutlich besser, denn er konnte sowohl die Rückseite als auch die Oberseite des Schädels aus allen Winkeln scannen. „Ich war mit dem Endergebnis sehr viel zufriedener“, meint er.

Jetzt ist die Hauptattraktion des Museums nicht nur digital zugänglich – der Scan kann theoretisch auch von vielen anderen Fakultäten und Bereichen für die Lehre oder zu professionellen Zwecken genutzt werden. „Vor allem jetzt, da alle zu Hause arbeiten, kann man mit der 3D-Datei so viel machen, zum Beispiel Simulationen durchführen oder sie zu Forschungszwecken nutzen“, schwärmt Conklin.

„Die Unterstützung von Forschungsarbeiten, die sonst nicht möglich wären, ist einer der Gründe, warum Digitalisierung notwendig ist. Ein anderer Grund ist, dass dieses Objekt überall auf der Welt erforscht werden kann, egal von wem.“

Der komplette Scan dauerte nur 30 Minuten. Quelle: Modell des Smithsonian-Instituts und des CU Museums für Naturgeschichte

Mit dem Scan kann der Dinosaurierschädel vermessen, erforscht, erhalten und weltweit zugänglich gemacht werden – die Möglichkeiten sind unbegrenzt. „Vielleicht wird er sogar als CGI-Modell für den nächsten Jurassic-Park-Film oder für Videospiele verwendet“, meint Conklin. „Diesen Gedanken finde ich sehr spannend!“

„Geschichte lässt sich konservieren, und wir sind erst am Anfangspunkt dessen, was künftig möglich sein wird. Wir können heute Dinge erhalten, die normalerweise der Zeit oder den Umständen zum Opfer fallen würden – der Zahn der Zeit ist unerbittlich. Aber indem wir sie digitalisieren, können wir die Uhr zurückdrehen.“

Der ursprüngliche Eigentümer des Saurierschädels, das Smithsonian-Institut, erwägt derzeit, eine Gussform herzustellen und damit eine eigene Kopie anzufertigen. Denn jetzt verfügt es über hochpräzise Messungen der vielen organischen Flächen des Schädels, die es vorher nicht gab. „Ich kann mir nicht vorstellen, dass es ohne 3D-Scanner digital möglich gewesen wäre, ein 3D-Modell des Schädels zu erstellen.“, sagt Conklin, der sich den Kindheitstraum erfüllte, einen Tag lang als Archäologe zu arbeiten. „Eins ist sicher:“, fügt er hinzu. „Wenn dieser Dinosaurierschädel mit meinen Scandaten nachgebaut wird, dann werde ich ihn zusammen mit meinen Enkelkindern besuchen!“

„Ich sehe da ungeahnte Möglichkeiten. Vielleicht können wir das Museum ja sogar langfristig unterstützen und alle Exponate digitalisieren“, sagt Cano. „Es wäre doch toll, wenn wir das hinkriegen würden.“