Vogelonderzoekers hebben succes met 3D-geprinte eieren

De vogelwereld is een kwetsbare wereld omdat overleving afhangt van de mogelijkheid om eieren te leggen en die te beschermen of eieren te weigeren die ‘broedparasieten’ in de nesten van andere vogels leggen. ‘Broedparasieten’ is een term die verwijst naar vogels die niet hun eigen nesten bouwen maar er de voorkeur aan geven om de nesten van andere vogels te gebruiken. Onderzoekers zijn al tijden gefascineerd door hoe vogels erin slagen om eieren van andere vogels te identificeren en te verwerpen.

Tot op heden gebruikten de onderzoekers hout en gips om kunstmatige eieren te maken voor onderzoek, maar deze eieren zijn vaak ineffectief omdat het maken van eieren van traditionele materialen zoals plastic, hout en gips tijdrovend is en ze vaak niet perfect worden en als ze dat al zijn, is het doorgaans moeilijk om ze te repliceren (een belangrijk aspect van het onderzoek is uniform materiaal).

Affijn, dit is waar 3D-printing om de hoek komt kijken. De onderzoekers hadden zich danig in de nesten gewerkt en behoefte gekregen aan een flink aantal eieren. Ze omarmden het idee om digitale modellen van de eieren van bruinkopkoevogels te creëren (een bekende Noordamerikaanse broedparasiet). Daarna werden de eieren 3D-geprint, hetgeen het mogelijk maakte om holle eieren te bouwen die uitstekend de echte variant kunnen nabootsen, omdat door toevoeging van water of gel in het ei het gewicht van de echte eieren en thermodynamische eigenschappen hiervan na is te bootsen.

In het artikel “Using 3D printed eggs to examine the egg-rejection behaviours of wild birds” dat gepubliceerd werd op PeerJ,  leggen de schrijvers uit hoe nuttig 3D-printing is voor het onderzoek naar vogelgedrag.

“3D-printtechnologie is minder gevoelig voor menselijke fouten en maakt nauwkeurige en gecontroleerde manipulatie van één of meerdere eiereigenschappen, zoals vorm, gewicht en textuur mogelijk. Daarom kan het zowel ongewenste variabiliteit in massaproductie van identieke stimuli-eieren elimineren alsook nauwkeurige controle mogelijk maken van hoeveel en met welke parameters de eieren variëren. Bovendien kunnen digitale 3D-modellen gemakkelijk online gedeeld worden zodat andere onderzoekers die kunnen gebruiken, waardoor het niveau van het onderzoek naar vogelgedrag over de hele breedte profiteert.”

De onderzoekers gebruikten de Blender Foundation open source 3D-grafische software en baseerden het ontwerp voor het ei op een foto. Het ontwerp werd vervolgens geprint met ABS op een Makerbot Replicator 2X 3D-printer, met dimensies van 19-24,4 mm in lengte en 14,4-18,1 mm in de breedte; de variatie in omvang weerspiegelt echte ei-variatie.

De eieren zijn geprint met vier inwendige bekledingslagen bovenop elkaar, via 0,3 en 0,2 mm laagdikte en 0% vulling. Een spuit werd gebruikt om de eieren met water te vullen en ze werden verzegeld door ABS op te lossen in aceton en tot een dikke pasta te maken. Meer aceton werd aan deze ABS-lijm toegevoegd en het gehele ei-oppervlak werd bekleed met deze stof om zo een waterdicht ei te garanderen. Het ei-oppervlak werd vervolgens glad geschuurd en geschilderd; kopkoevogel-eieren beige en de eieren van de roodborst blauwgroen.

De resultaten? De 3D-geprinte eieren werden in de nesten van roodborsten geplaatst en het gedrag van ouders werd zes dagen lang gecontroleerd. Roodborstjes accepteerden 100% van de blauw-groene eieren maar verwierpen 79% van de kopkoevogel-eieren. Dit is vergelijkbaar met resultaten uit het verleden die geboekt werden met de traditionele gipsen eieren. Maar zoals de auteurs ons vertellen, hebben de 3D-geprinte eieren hebben het voordeel van uniformiteit omwille van de consistentie’s. Ook digitale modellering is zoals gezegd gemakkelijk te delen met andere onderzoekers.