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3D打印技术在教学中的应用-放大的花粉模型

原创文章 分类:教程 397 0 0 Dec 18, 2015 2:52:39 PM

近日, 在新西兰Massey大学农业与环境学院工作 Katherine Holt博士发现自己的学生在基本的透射光显微镜下难以识别不同类型的花粉。他们只知道教科书插图上的花粉形状,但是这种2D形式的信息显然难以让学生们充分认识这种复杂的微观三维对象。


那么,为什么不通过3D打印的方式来研究它们呢?Holt突发奇想,但是这个想真的在Manawatū显微镜和影像中心以及Massey大学工程和先进技术学院的帮助下实现了!“我见过人们制作的花粉3D模型,可以通过电脑进行浏览。我想,为什么再往下走一步,将其3D打印出来?让我吃惊的是,像这样一个如此简单的想法,之前竟然没有人真正去做过。”她说。于是,与影像中心的专家们一起,Holt开发出了新西兰原生树木花粉的四种3D图像:红榉(Red Beech)、MataiMountain Toa ToaRangiora。它们都是基于一种共聚焦扫描显微镜的扫描结果制成的。



根据影像中心负责人Matthew Savoian博士的看法,这只是3D打印与其它技术结合的一个简单例子,实际上3D打印能够与各种各样的技术融合,但是这些都需要人们去探索。


而这些3D效果图随后还经过了四年级工程学学生Ben Pedersen的进一步改进,他使用了一种被称为反褶积(deconvolution)的方法,极大地改进了这些数据。通过一种将显微镜和花粉的行为都考虑在内的一种数学方法,Pedersen设计了特殊的算法来最大限度地提高图像分辨率以及消除任何在这种计算机模型上的模糊细节。


据意造网了解,虽然是3D打印,制作团队同时使用FDMSLS 3D打印机进行了尝试,他们按照花粉实际尺寸2000倍至3000倍的比例来打印——如此大小的尺寸很适合拿在手上观察它的纹理和形状。Holt博士进一步表示说,她对于这样的结果很满意,因为它远比手工制作的木制模型更精确。“我有时候会用气球或橡皮泥来给学生演示花粉的形态,但是基于花粉真实形状的3D打印模型显然效果要好得多。这种方式大大丰富了我们的教学资源。”她说。



博士还进一步补充说,同样的方法可以用于对学生的各方面教育。“任何微观尺度的对象都可以变大,而那些真正巨大的东西则可以按比例缩小。这样每一所高中都可以有自己的花粉模型。甚至报告恐鸟骨骼的复制品。”她说。

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