Скелет на 3D-принтере: как собрать модель животного или человека

Школьные кабинеты биологии и музеи природы показывают скелеты на стендах уже десятки лет. Настоящие экземпляры хрупкие и дорогие, пластиковые отлитые имеют фиксированные размеры, а скелеты редких животных почти не продаются. Печать закрывает пробел: есть цифровая модель — будет скелет.

Откуда берутся данные

• Томография. Исследователи из университетов сканируют животных, получают срезы, превращают их в цифровые кости и публикуют для учёбы. Так, например, в разных странах студентам показывали копии скелетов, напечатанные по снимкам. Подобные базы позволяют печатать то, что нельзя увидеть вживую.
• Открытые библиотеки с анатомическими файлами. Лицензии у каждого файла свои, смотрите условия.
• Моделирование вручную по атласам и фотографиям. Подходит для рыб, птиц, земноводных.

Мы печатаем по готовым файлам и строим модели по чертежам и фотографиям. Если у вас есть данные томографии, потребуется подготовка в программе 3D Slicer или InVesalius, о которых рассказано в статье про путь от снимка до модели.

Как собирают скелет

1. Выбор масштаба. Полный человеческий скелет — это три метра пластика в проекции, поэтому чаще печатают 1:2 или 1:3.
2. Разбивка на кости. Каждая кость — отдельная деталь. Тонкие кости (рёбра) печатают лёжа, чтобы не ломались поперёк слоёв.
3. Подвижные соединения. Шарнирные суставы на латунных штифтах, позвоночник — на тросе или резинке через центральный канал, пальцы — на гибком TPU.
4. Подставка с металлическим стержнем или каркасом. Нагрузка всего скелета идёт на стойку, а не на позвонки.
5. Нумерация и подписи внизу деталей, чтобы можно было собрать без схемы.

Материалы

Масштаб и размеры стола

Бедренную кость в натуральную величину нужно печатать по диагонали стола или делить на две части. Длинные тонкие кости склеивают по шипу.

Покраска под кость

Простой способ придать реализм:

1. Грунт светло-серого цвета.
2. Базовый тон слоновой кости.
3. Тёмно-коричневая тонировка в углубления, смывка и протирание тканью.
4. Матовый лак.

На выставках и в классах такие скелеты ценятся: их можно брать в руки, а повреждённую кость переделывают за несколько часов.

Цена и сроки

Настольный скелет высотой 40 см печатается за 3–5 суток, сборка и покраска — ещё 1–2 дня. Масса модели 300–500 г, что при 9–12 ₽ за грамм даёт 3 000–6 000 ₽ по материалу. Окрашенный и собранный скелет стоит дороже. Рассчитать конкретные детали поможет калькулятор.

Как показывать и хранить скелет

Собранный скелет — это экспонат, и у него есть свои требования.

• Подставка. Основание из фанеры или ПВХ 10–12 мм, в него вставлен стальной или алюминиевый стержень диаметром 6–8 мм, проходящий через позвоночник. Большая часть веса идёт на стержень.
• Крепление черепа и таза на съёмных винтах, чтобы скелет можно было разобрать для транспортировки.
• Витрина. Колпак из оргстекла защищает от пыли и от детских рук. Если скелет нужен для прикосновений, ставят без колпака, но высоко.
• Освещение. Боковой свет подчёркивает рельеф костей. Прямые солнечные лучи вредят PLA и краске.
• Хранение. В разобранном виде кости уложены в коробки по отделам с поролоном. Мелкие кости кисти и стопы кладут в подписанные пакеты.
• Ремонт. Если сломалась тонкая кость, её печатают заново по тому же файлу.
• Подписи. Таблички с латинскими и русскими названиями костей печатают в одном стиле.

Для школы можно сделать съёмные цветные вставки: мышцы и сухожилия из TPU надеваются на кости и показывают, как работает движение. Такой «слоёный» скелет нагляднее одного голого каркаса.

Если нужно сделать

Нужен скелет для класса, музея или кабинета? Пришлите файл или назовите животное и масштаб. Страница макетов и моделей покажет, как мы работаем. Для окраски есть покраска фигурок, а подготовка модели по необходимости идёт через 3D-моделирование.