L'ingegneria incontra la zoologia in una nuova collaborazione tra lo Zoo e l'additivo GE
Lo zoo e il giardino botanico di Cincinnati ospita 2.000 animali, tra cui l'ippopotamo Fiona, famoso in tutto il mondo, e si impegna a fornire a ciascuno di essi un'eccellente cura. Grazie a una nuova partnership con GE Additive, nota per aver oltrepassato i confini della stampa industriale 3D (spesso riferita alla produzione additiva), alcuni degli animali ricevono i pasti da una mangiatoia fabbricata che incoraggia comportamenti naturali di foraggiamento.
"Una cosa a cui pensiamo spesso è come imitare i comportamenti naturali di alimentazione negli animali che curiamo. In natura, gli animali si adattano a trovare, acquisire e lavorare il cibo - e non è sempre facile! Nella cura dell'uomo, però, il cibo è sempre disponibile e di buona qualità ed equilibrio, e in molti casi, viene consumato abbastanza rapidamente", ha detto David Orban, responsabile dell'eccellenza animale dello zoo di Cincinnati.
"Per esempio, una sfida che vediamo spesso quando offriamo insetti vivi ad alcuni dei nostri uccelli o piccoli mammiferi è che vengono catturati e consumati nel giro di cinque o dieci minuti. Abbiamo avuto l'idea di creare una mangiatoia più complessa che prolungherà la durata del foraggiamento, estendendo a sua volta l'attività fisica e la stimolazione mentale degli animali, portando a un comportamento più naturale della fauna selvatica", ha aggiunto Orban.
Orban dirige un team che osserva e documenta come gli animali passano le loro giornate e come interagiscono con il loro ambiente e tra di loro. Questi dati vengono utilizzati per comprendere meglio le esperienze degli animali allo zoo di Cincinnati e possono essere utilizzati per informare gli aspetti della cura degli animali, tra cui l'allevamento, la dieta, il design dell'habitat e le soluzioni innovative di arricchimento.
Gli ingegneri del team di consulenza AddWorks di GE Additive a Cincinnati hanno utilizzato i dati raccolti dai ricercatori e dai custodi degli animali dello zoo per immaginare come la tecnologia di stampa 3D del metallo possa aiutare a dare agli animali la possibilità di trovare il cibo come farebbero in natura.
"Per dare il via alle cose, il team dello Zoo ci ha mostrato in giro e ci ha spiegato il loro obiettivo di tenere gli animali impegnati e arricchiti. Eravamo entusiasti di lavorare con un cliente così atipico e una sfida che ci avrebbe permesso di dimostrare che, con la tecnologia degli additivi, il cielo è davvero il limite", ha detto Shannon Jagodinski, ingegnere capo di GE Additive a Cincinnati.
Una delle sfide di questo progetto pro bono è stata quella di imparare a comunicare tra di loro - da ingegnere a zoologo e viceversa. Un'altra era aiutare il team dello zoo di Cincinnati a comprendere le possibilità che la stampa 3D crea.
"La tecnologia additiva permette ad un progetto di incorporare qualsiasi forma, angolo, struttura o texture che sia necessaria, con metallo o plastica. La prima cosa che abbiamo considerato è stata la sicurezza per gli animali, i custodi e i visitatori e poi la richiesta dello Zoo che il dispositivo di arricchimento per animali abbia un aspetto naturale all'interno dell'ambiente", ha aggiunto Jagodinski.
Dopo i primi incontri, gli ingegneri della GE Additive e il team di arricchimento e i custodi dello zoo hanno iniziato a scambiare i loro pensieri progettuali per un nuovo mangiatoia. Lo Zoo ha raccolto il maggior numero possibile di idee dal personale addetto alla cura degli animali per nuove esperienze di arricchimento per gli animali.
Gli ingegneri GE hanno valutato questi concetti per la fattibilità della progettazione, tenendo conto delle considerazioni specifiche che entrano nella progettazione di un componente additivo - tutto, dall'orientamento del componente sulla piastra di costruzione della macchina additiva alla rimozione della polvere. Hanno presentato due idee al team dello zoo, che ha poi selezionato il progetto che secondo loro avrebbe fornito i maggiori benefici al più ampio gruppo di animali. La prima parte è stata stampata, utilizzando polvere di titanio riciclata, nel febbraio di quest'anno.
Il prodotto finale è un dispositivo che disconnette i detentori dall'alimentazione degli animali, erogando cibo negli habitat in momenti casuali, il che è più simile a un'esperienza che gli animali avrebbero avuto in natura. L'esterno del dispositivo riproduce un tronco d'albero con una struttura simile alla corteccia, e l'interno della mangiatoia ha un recinto centrale per ospitare i grilli, che è collegato a tubi di lunghezza variabile che escono dal dispositivo in diversi punti lungo l'esterno.
A seconda del tubo che il grillo seleziona, ci vuole un tempo diverso per uscire dal dispositivo, che quindi fornisce grilli agli animali in tempi diversi.
"Dopo aver selezionato questo concetto di mangiatoia, le mie domande iniziali sono state: "Quanto è grande un grillo e di che dimensione ha bisogno il tubo per strisciare? Abbiamo ricevuto un feedback dalla squadra di insetti dello Zoo e abbiamo provato tre diverse misure di tubi. Abbiamo stampato dei prototipi di tubi con tre diversi diametri e li abbiamo testati in un recinto per grilli allo zoo per vedere quale misura funzionasse meglio", ha detto Jagodinski.
Nonostante gli Zoo di tutto il mondo siano stati temporaneamente chiusi a causa della pandemia di COVID-19, il team additivo GE di Cincinnati è stato in grado di consegnare un dispositivo finito prima del blocco. I guardiani dello zoo sono stati in grado di usare questa volta per sperimentare e testare l'efficacia dell'alimentatore prima con gli uccelli, quindi con mammiferi insettivori più piccoli come i suricati.
"Abbiamo visto che il tempo di foraggiamento e l'indagine e l'interazione degli animali durano fino a poche ore nei nostri test rispetto a pochi minuti, il che è davvero eccitante per noi perché ciò significa che possiamo utilizzarlo più volte al giorno e in diversi habitat. Abbiamo visto davvero che molti animali sono stati interessati a questo e continuano a rimanere interessati ad esso, che è esattamente quello che volevamo ”, ha affermato David Orban.
GE Additive fornirà molti altri dispositivi di alimentazione allo zoo di Cincinnati, incluso uno per l'educazione sull'arricchimento degli animali e la capacità di stampa 3D. Questo pezzo dimostrativo rimuoverà una parte dell'esterno testurizzato di corteccia per esporre i passaggi interni complessi e intricati resi possibili con la stampa 3D in metallo per insegnare a gruppi scolastici e altri visitatori.
"Se c'è una cosa che continuo a imparare con l'additivo è che ogni cliente ha le proprie sfide uniche. È incredibile vedere l'impatto positivo che questa partnership unica ha avuto per gli animali ”, ha affermato Dave Chapin, leader del team di consulenza AddWorks presso GE Additive.
Per quanto riguarda Jagodinski, non vede l'ora che il famoso punto di riferimento di Cincinnati riapra le sue porte, dopo Coronavirus, “Sono entusiasta di poter andare allo zoo con la mia famiglia e i miei amici e di indicare un habitat e dire hey Ci ho lavorato, è una parte additiva in titanio, creata utilizzando la tecnologia di stampa 3D. ”