Ingenieurwesen trifft Zoologie in einer neuartigen Zusammenarbeit zwischen dem Zoo und GE Additive
Der Zoo und Botanische Garten von Cincinnati beherbergt 2.000 Tiere, darunter das weltberühmte Flusspferd Fiona, und ist bestrebt, jedem von ihnen eine ausgezeichnete Pflege zukommen zu lassen. Dank einer neuartigen Partnerschaft mit GE Additive, das dafür bekannt ist, dass es die Grenzen des industriellen 3D-Drucks (oft als additive Fertigung bezeichnet) erweitert, erhalten einige der Tiere Mahlzeiten aus einem vorgefertigten Futterautomat, der das natürliche Futtersuchverhalten fördert.
"Etwas, worüber wir oft nachdenken, ist, wie wir das natürliche Futterverhalten der von uns gepflegten Tiere imitieren können. In der Wildnis sind die Tiere daran gewöhnt, Nahrung zu finden, zu erwerben und zu verarbeiten - und das ist nicht immer einfach! In menschlicher Obhut jedoch ist Nahrung immer verfügbar und von guter Qualität und Ausgewogenheit, und in vielen Fällen wird sie recht schnell verzehrt", sagte David Orban, der Manager für tierische Exzellenz im Zoo von Cincinnati.
"Eine Herausforderung, die wir zum Beispiel oft sehen, wenn wir einigen unserer Vögel oder kleinen Säugetiere lebende Insekten anbieten, besteht darin, dass sie innerhalb von fünf bis zehn Minuten gefangen und verzehrt werden. Wir hatten die Idee, einen komplexeren Fütterer zu entwickeln, der die Dauer der Futtersuche verlängert, was wiederum die körperliche Aktivität und geistige Stimulation der Tiere verlängert und zu natürlicheren Verhaltensweisen der Wildtiere führt", fügte Orban hinzu.
Orban leitet ein Team, das beobachtet und dokumentiert, wie die Tiere ihren Tag verbringen und wie sie mit ihrer Umgebung und untereinander interagieren. Diese Daten werden verwendet, um die Erfahrungen der Tiere im Zoo von Cincinnati besser zu verstehen, und können genutzt werden, um über Facetten der Tierpflege zu informieren, darunter Haltung, Ernährung, Habitatgestaltung und innovative Anreicherungslösungen.
Ingenieure des AddWorks-Beratungsteams von GE Additive in Cincinnati nutzten die von den Tierforschern und Tierpflegern des Zoos gesammelten Daten, um sich vorzustellen, wie die 3D-Drucktechnologie aus Metall dazu beitragen könnte, den Tieren die Möglichkeit zu geben, ihre Nahrung wie in der freien Natur zu finden.
"Zum Auftakt führte uns das Zoo-Team herum und erklärte sein Ziel, Tiere zu beschäftigen und zu bereichern. Wir waren begeistert, mit einem so untypischen Kunden und einer Herausforderung zusammenzuarbeiten, mit der wir zeigen konnten, dass mit der Additiv-Technologie der Himmel wirklich die Grenze ist", sagte Shannon Jagodinski, leitende Ingenieurin bei GE Additive in Cincinnati.
Eine der Herausforderungen bei diesem Pro-Bono-Projekt bestand darin, zu lernen, wie man miteinander kommuniziert - vom Ingenieur zum Zoologen und umgekehrt. Eine weitere Herausforderung bestand darin, dem Team des Zoos von Cincinnati dabei zu helfen, die Möglichkeiten zu verstehen, die der 3D-Druck bietet.
"Die Additiv-Technologie ermöglicht es einem Design, jede Form, jeden Winkel, jede Struktur oder Textur, die benötigt wird, mit Metall oder Kunststoff zu verbinden. Das erste, was wir in Betracht zogen, war die Sicherheit für die Tiere, Tierpfleger und Besucher und dann die Forderung des Zoos, dass das Tieranreicherungsgerät in der Umgebung natürlich aussehen sollte", fügte Jagodinski hinzu.
Nach ihren ersten Treffen begannen die Ingenieure von GE Additive und das Anreicherungsteam und die Tierpfleger im Zoo, ihre Gedanken über die Konstruktion eines neuen Futters auszutauschen. Der Zoo sammelte so viele Ideen wie möglich von den Tierpflegern, um den Tieren neue Anreicherungserfahrungen zu ermöglichen.
Die GE-Ingenieure bewerteten diese Konzepte auf ihre Durchführbarkeit, wobei sie die spezifischen Überlegungen berücksichtigten, die bei der Entwicklung eines Additivteils berücksichtigt wurden - von der Ausrichtung des Teils auf der Bauplatte des Additivs bis hin zur Pulverabnahme. Sie stellten dem Zoo-Team zwei Ideen vor, das dann das Design auswählte, von dem es annahm, dass es den größten Nutzen für die breiteste Gruppe von Tieren bieten würde. Der erste Teil wurde unter Verwendung von recyceltem Titaniumpulver im Februar dieses Jahres gedruckt.
Das Endprodukt ist ein Gerät, das die Tierpfleger von der Fütterung der Tiere abkoppelt und das Futter zu zufälligen Zeiten in die Lebensräume abgibt, was eher einer Erfahrung ähnelt, die die Tiere in der freien Natur machen würden. Das Äußere der Vorrichtung bildet einen Baumstamm mit einer rindenähnlichen Textur nach, und das Innere des Futters verfügt über ein zentrales Gehäuse zur Unterbringung von Grillen, das mit unterschiedlich langen Rohren verbunden ist, die an verschiedenen Stellen des Äußeren aus der Vorrichtung austreten.
Je nachdem, welches Rohr die Grille auswählt, dauert es unterschiedlich lange, bis sie das Gerät verlässt, so dass die Tiere zu unterschiedlichen Zeiten mit Grillen versorgt werden.
Nachdem dieses Fütterungskonzept ausgewählt worden war, waren meine ersten Fragen: "Wie groß ist eine Grille und durch welche Röhrengröße müssen die Tiere hindurchkriechen? Wir erhielten einige Rückmeldungen vom Insektenteam des Zoos und probierten drei verschiedene Röhrengrößen aus. Wir druckten Prototypen von Röhren mit drei verschiedenen Durchmessern und testeten sie in einem Grillengehege im Zoo, um herauszufinden, welche Größe am besten funktionierte", so Jagodinski.
Obwohl Zoos auf der ganzen Welt aufgrund der COVID-19-Pandemie vorübergehend geschlossen wurden, konnte das GE Additive-Team in Cincinnati ein fertiges Gerät vor der Sperrung ausliefern. Tierpfleger konnten diese Zeit nutzen, um die Wirksamkeit des Futters zuerst mit Vögeln und dann mit kleineren insektenfressenden Säugetieren wie Erdmännchen zu experimentieren und zu testen.
„Wir haben gesehen, dass die Futtersuche und die Untersuchung und Interaktion der Tiere in unseren Tests bis zu einigen Stunden dauern, verglichen mit einigen Minuten, was für uns sehr aufregend ist, da wir sie also mehrmals täglich und auf unterschiedliche Weise verwenden können Lebensräume. Wir haben wirklich gesehen, dass sich viele Tiere dafür interessiert haben und weiterhin daran interessiert sind, genau das, was wir wollten “, sagte David Orban.
GE Additive wird mehrere weitere Fütterungsgeräte an den Cincinnati Zoo liefern, darunter eines für Schulungen zur Tieranreicherung und zum 3D-Druck. Dieses Demo-Stück entfernt einen Teil der rindenstrukturierten Außenseite, um die komplexen und komplizierten internen Durchgänge freizulegen, die mit dem 3D-Metalldruck möglich sind, um Schulgruppen und andere Besucher zu unterrichten.
„Wenn es eine Sache gibt, die ich mit Additiv weiterhin lerne, ist, dass jeder Kunde seine eigenen einzigartigen Herausforderungen hat. Es ist erstaunlich zu sehen, welche positiven Auswirkungen diese einzigartige Partnerschaft auf die Tiere hatte “, sagte Dave Chapin, Leiter des AddWorks-Beratungsteams bei GE Additive.
Jagodinski freut sich auf den Tag, an dem das berühmte Wahrzeichen von Cincinnati nach Coronavirus seine Tore wieder öffnet: „Ich freue mich, mit meiner Familie und meinen Freunden in den Zoo gehen und in einen Lebensraum zeigen und sagen zu können, hey Ich habe daran gearbeitet, das ist ein Titan-Additiv-Teil, das mithilfe der 3D-Drucktechnologie erstellt wurde. “
