L'ingénierie rencontre la zoologie dans une collaboration inédite entre le zoo et l'additif GE
Le zoo et jardin botanique de Cincinnati abrite 2 000 animaux, dont la célèbre hippopotame Fiona, et s'engage à fournir à chacun d'eux d'excellents soins. Grâce à un partenariat inédit avec GE Additive, connu pour avoir repoussé les limites de l'impression industrielle en 3D (souvent appelée fabrication d'additifs), certains des animaux reçoivent des repas provenant d'une mangeoire fabriquée qui encourage les comportements naturels de recherche de nourriture.
"Une chose à laquelle nous pensons souvent est de savoir comment imiter les comportements alimentaires naturels des animaux dont nous nous occupons. Dans la nature, les animaux sont adaptés pour trouver, acquérir et transformer la nourriture - et ce n'est pas toujours facile ! Mais pour les humains, la nourriture est toujours disponible, de bonne qualité et équilibrée, et dans de nombreux cas, elle est consommée assez rapidement", a déclaré David Orban, responsable de l'excellence animale au zoo de Cincinnati.
"Par exemple, l'un des défis que nous rencontrons souvent lorsque nous offrons des insectes vivants à certains de nos oiseaux ou petits mammifères est qu'ils sont capturés et consommés en l'espace de cinq à dix minutes. Nous avons eu l'idée de créer une mangeoire plus complexe qui prolongera la durée de la recherche de nourriture, ce qui prolongera l'activité physique et la stimulation mentale des animaux, et permettra à la faune de se comporter plus naturellement", a ajouté M. Orban.
M. Orban dirige une équipe qui observe et documente la façon dont les animaux passent leurs journées et comment ils interagissent avec leur environnement et entre eux. Ces données sont utilisées pour mieux comprendre les expériences des animaux au zoo de Cincinnati et peuvent être utilisées pour informer sur les facettes des soins aux animaux, notamment l'élevage, le régime alimentaire, la conception de l'habitat et les solutions d'enrichissement innovantes.
Les ingénieurs de l'équipe de consultants AddWorks de GE Additive à Cincinnati ont utilisé les données recueillies par les chercheurs et les gardiens d'animaux du zoo pour imaginer comment la technologie d'impression 3D sur métal pourrait aider à donner aux animaux la possibilité de trouver leur nourriture comme ils le feraient dans la nature.
"Pour commencer, l'équipe du Zoo nous a fait visiter les lieux et nous a expliqué leur objectif, qui est de garder les animaux engagés et enrichis. Nous étions ravis de travailler avec un client aussi atypique et de relever un défi qui nous permettrait de démontrer qu'avec la technologie des additifs, le ciel est vraiment la limite", a déclaré Shannon Jagodinski, ingénieur en chef chez GE Additive à Cincinnati.
L'un des défis de ce projet pro bono était d'apprendre à communiquer les uns avec les autres - d'ingénieur à zoologiste et vice versa. Un autre consistait à aider l'équipe du zoo de Cincinnati à comprendre les possibilités offertes par l'impression 3D.
"La technologie additive permet à un dessin d'incorporer n'importe quelle forme, angle, structure ou texture nécessaire, avec du métal ou du plastique. La première chose que nous avons prise en compte a été la sécurité des animaux, des gardiens et des visiteurs, puis la demande du zoo pour que le dispositif d'enrichissement des animaux ait l'air naturel dans l'environnement", a ajouté M. Jagodinski.
Après leurs premières réunions, les ingénieurs de GE Additive, l'équipe d'enrichissement et les gardiens du zoo ont commencé à échanger leurs idées sur la conception d'un nouveau dispositif d'alimentation. Le zoo a recueilli autant d'idées que possible auprès de l'équipe de soins aux animaux pour de nouvelles expériences d'enrichissement pour les animaux.
Les ingénieurs de GE ont évalué la faisabilité de ces concepts, en tenant compte des considérations spécifiques qui entrent dans la conception d'une pièce d'additif - de l'orientation de la pièce sur la plaque de construction de la machine d'additif à l'enlèvement de la poudre. Ils ont présenté deux idées à l'équipe du zoo, qui a ensuite sélectionné la conception qui, selon eux, apporterait le plus grand avantage au plus grand nombre d'animaux. La première partie a été imprimée, en utilisant de la poudre de titane recyclée, en février de cette année.
Le produit final est un dispositif qui déconnecte les gardiens de l'alimentation des animaux, distribuant la nourriture dans les habitats à des moments aléatoires, ce qui ressemble plus à une expérience que les animaux auraient dans la nature. L'extérieur du dispositif reproduit un tronc d'arbre avec une texture semblable à celle de l'écorce, et l'intérieur de la mangeoire comporte une enceinte centrale pour abriter les grillons, qui est reliée à des tubes de longueur variable qui sortent du dispositif à différents points de l'extérieur.
Selon le tube choisi par le grillon, il faut un temps différent pour quitter l'appareil, qui fournit donc des grillons aux animaux à des moments différents.
Après avoir choisi ce concept de mangeoire, mes premières questions ont été : "Quelle est la taille d'un grillon et de quel tube ont-ils besoin pour ramper ? Nous avons reçu des commentaires de l'équipe des insectes du zoo et avons essayé trois tailles de tube différentes. Nous avons imprimé des prototypes de tubes de trois diamètres différents et les avons testés dans un enclos à grillons au zoo pour voir quelle taille fonctionnait le mieux", a déclaré M. Jagodinski.
Malgré la fermeture temporaire des zoos du monde entier en raison de la pandémie de COVID-19, l'équipe de GE Additive à Cincinnati a pu livrer un appareil fini avant le verrouillage. Les gardiens de zoo ont pu utiliser ce temps pour expérimenter et tester l'efficacité de la mangeoire d'abord avec des oiseaux, puis avec des mammifères insectivores plus petits tels que des suricates.
«Nous avons vu que le temps de recherche de nourriture et les recherches et interactions des animaux durent jusqu'à quelques heures dans nos tests par rapport à quelques minutes, ce qui est vraiment excitant pour nous parce que cela signifie que nous pouvons l'utiliser plusieurs fois par jour et dans différents les habitats. Nous avons vraiment vu que beaucoup d'animaux s'y sont intéressés et continuent de s'y intéresser, c'est exactement ce que nous voulions », a déclaré David Orban.
GE Additive fournira plusieurs autres dispositifs d'alimentation au zoo de Cincinnati, dont un pour l'éducation sur l'enrichissement des animaux et la capacité d'impression 3D. Cette pièce de démonstration supprimera une partie de l'extérieur texturé de l'écorce pour exposer les passages internes complexes et complexes rendus possibles par l'impression 3D en métal pour enseigner aux groupes scolaires et aux autres visiteurs.
«S'il y a une chose que je continue d'apprendre avec l'additif, c'est que chaque client a ses propres défis. Il est étonnant de voir l'impact positif que ce partenariat unique a eu sur les animaux », a déclaré Dave Chapin, chef de l'équipe de consultation AddWorks chez GE Additive.
Quant à Jagodinski, elle attend avec impatience le jour où le célèbre monument de Cincinnati rouvrira ses portes, après Coronavirus, «Je suis ravie de pouvoir aller au zoo avec ma famille et mes amis et de pointer vers un habitat et dire bonjour J'ai travaillé là-dessus, c'est une pièce additive en titane, qui a été créée en utilisant la technologie d'impression 3D. »
