Neue Horizonte: 3D-Scanner in der Paläontologie

3D-Scannen eröffnet der Paläontologie neue Wege und Möglichkeiten: Wissenschaftler können mithilfe der 3D-Scanner von Artec 3D unbezahlbare Funde bewahren, andere Forscherkreise einfacher einbeziehen und junge Menschen besser motivieren, sich auf die Suche nach den Ursprüngen der Menschheit zu begeben.

3D-Scanner leisten nicht nur wertvolle Beiträge in Medizin, Kunst und Industriedesign, sondern auch in der Paläontologie: Der Nutzen einer Sammlung mit 3D-Modellen von Hominiden und Tieren ist Gold wert. Paläontologen profitieren gleich mehrfach von den hochmodernen Scannern. Denn erstens ermöglicht es die 3D-Scanning-Technologie den Forschern, die präzisen Abmessungen einer paläontologischen Probe zu ermitteln. Konkret bedeutet dies: Lineal und Metermaß bleiben im Schrank – Techniken, die nicht nur umständlich, sondern auch ungenau waren. Auch Fotos und Zeichnungen gehören hiermit der Vergangenheit an, die ohnehin unter der Schwäche litten, die Form eines Objekts nicht exakt wiedergeben zu können. Mit dem 3D-Scanner lässt sich alles millimetergenau erfassen und dokumentieren.

So wurde zum Beispiel der bisher größte Fossilienfund des Homo naledi, ein der Wissenschaft vormals unbekannter Vorfahre des Menschen, mit dem 3D-Streifenlichtscanner Artec Eva dreidimensional gescannt. Die Rising-Star-Höhle in Südafrika, der Fundort dieser wertvollen Überreste, erwies sich als zu eng für die klassische Ausrüstung zur Aufzeichnung der Ausgrabungen. Deshalb kam dort der Scanner von Artec 3D zum Einsatz, um präzise Geodaten zu liefern.

Bei Ausgrabungen an paläontologischen Fundorten muss die exakte Lage der einzelnen Teile erfasst werden, um später den Fundort und die Ausrichtung jedes einzelnen Knochens (nach Achse und Oberfläche) besser rekonstruieren zu können.

„Ich war begeistert, wie einfach und präzise solch eine High-Level-Technologie unter suboptimalen Bedingungen sein kann“, so Ashley Kruger, der gerade seinen Master am Evolutionary Studies Institute der Wits University abschloss und auf der Suche nach einem Promotionsprojekt in Paläoanthropologie war. „Das Team lernte in weniger als einer Stunde, mit den Scannern umzugehen. Durch den Einsatz der Scanner wurde der gesamte Bergungsprozess erheblich verkürzt.“

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Sicherheitskopie eines Fossils

Ein weiterer Vorteil des 3D-Scannings liegt darin, dass die neue Technik es erlaubt, Informationen über die Form einer Probe zu speichern. Denn selbst wenn Fossilien auf den ersten Blick stabil wirken mögen, können sie zerfallen, wenn sie beispielsweise unter freiem Himmel mit Sonnenlicht, Wind, Regen und schwankenden Temperaturen in Berührung kommen. Mehr noch: Nicht einmal im Museum sind solche Fundstücke hundertprozentig sicher, denn auch hier können sie durch negative Auswirkungen von außen (etwa Feuchtigkeit oder Temperaturveränderungen) Schaden nehmen. Fossilien sind noch einer weiteren Gefahr ausgesetzt, der sogenannten „Pyritseuche”, die dafür sorgt, dass das Fundstück verfault und schließlich zerfällt. Dies kann in erster Linie in sauerstoffreichen Umgebungen geschehen, aber auch durch den Luftdruck oder durch bakterielle Aktivitäten.

Das 3D-Scanning kann zwar nicht den Zerfall von Fossilien verhindern, bietet aber die Möglichkeit, eine digitale und eine reale Kopie per 3D-Drucker zu erstellen – eine Eins-zu-eins-Nachbildung mit natürlichen Farben, präzisen Maßen und weiteren essenziellen Informationen. Dies hat noch einen weiteren Vorteil: Forscher können mit dem Objekt arbeiten, ohne es anfassen zu müssen.

Im Museumsalltag ist das 3D-Scanning mittlerweile angekommen. So ließ zum Beispiel das British Museum in London einzigartige assyrische Reliefs in 3D einscannen, um Kulturschätze für künftige Generationen zu bewahren. Die daraus gewonnenen Daten werden gesammelt, archiviert und allgemein zugänglich gemacht. Nach Ansicht des British Museum könnten sich 3D-Technologien als primäre Methode zur Aufzeichnung von Museumssammlungen etablieren.

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3D-Scanner sparen Zeit und Geld

Mit dem Einsatz von 3D-Scannern in der Paläontologie lässt sich außerdem eine Menge Geld sparen. Denn das Erstellen von 3D-Modellen erleichtert den Austausch von Informationen zwischen Wissenschaftlern. Diese verfügen meistens weder über die Zeit noch das Geld, um für das Betrachten einer Probe eigens zu einer Fundstelle oder einem Museum zu reisen.

Dieser mühselige und teure Austausch gehört von nun an der Vergangenheit an: Labore können jetzt enger zusammenarbeiten und 3D-Daten zum Bau einzelner Arten ganz leicht austauschen. Dies erhöht nicht nur die Effizienz solcher Kooperationen, sondern auch ihre Qualität.

Ein Praxisbeispiel: ein riesiger, versteinerter Elefantenschädel.

Dieser konnte nur sehr schwer bewegt oder umgedreht werden. Mit dem 3D-Scanner Artec Eva und der 3D-Modellierungssoftware Artec Studio 11 gelang es, die Spezies zu scannen, um später dann mit dem detaillierten Modell arbeiten zu können. Dies erleichterte die Forschung ungemein.

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Vorteile in Lehrräumen

Noch etwas darf nicht unter den Tisch fallen: die Vorteile von 3D-Scannern im Bildungswesen, zum Beispiel als visuelles Hilfsmittel in Lehrräumen. 3D-Modelle können nicht nur auf einem Computer untersucht, sondern auch ausgedruckt werden, was den Anschauungswert erhöht. Dieses Hilfsmittel findet zunehmend Verbreitung im Lehrbetrieb und fördert das Verständnis.

So hat beispielsweise an der St. Cloud State University in Minnesota ein interaktives 3D-Schädelmuseum eröffnet, das Biologiestudenten beim Studium unterstützen soll. Zum Einsatz kamen dabei zwei Artec 3D-Scanner, Eva und Spider.

Die Idee zum Museum entstand im Rahmen einer praktischen Übung, bei der die Merkmale von verschiedenen Säugetierschädeln untersucht werden sollten. Auch die Kunstfakultät der Universität hat bereits Interesse an 3D-Scans von Skulpturen geäußert, um diese in Multimedia-Projekte einzubinden. In Zukunft sollen diese Scans auf Personen ausgeweitet werden, um deren Äußeres als Avatar in einer virtuellen Umgebung zu integrieren.

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