Invertebrados de aquário: habitação de um polvo Por Rob Toonen, Ph. D. Postado 14 de julho de 2003 08:00 PM Pomacanthus Publications, Inc. Eu acho que eles fazem um animal de estimação maravilhoso, e se suas necessidades especiais são levadas em consideração, eles se adaptam bem à vida do aquário e podem viver toda a vida natural em cativeiro. Eu vi uma série de postagens recentemente pedindo informações sobre como manter um polvo e pensei que seria um bom assunto para um artigo este mês. Eu certamente entendo o fascínio por esses animais incríveis, porque eu sinto o mesmo jeito que eu mantive e crie cachorros como animais de estimação por muitos anos, e ainda estou constantemente espantado com sua inteligência e personalidade. Eu acho que eles fazem um animal de estimação maravilhoso, e se suas necessidades especiais são levadas em consideração, eles se adaptam bem à vida do aquário e podem viver toda a vida natural em cativeiro. No entanto, você deve estar ciente de que toda a vida natural ainda é bastante curta. Para a maioria das espécies tropicais de polvo, uma vida útil de aproximadamente 1-2 anos é tudo o que você pode esperar. Além disso, como eu disse, esses animais têm necessidades especiais, e eles simplesmente não são adequados para a maioria dos aquários de recife. Embora os requisitos de qualidade da água estejam perto dos de um aquário de recife, e eles precisam de muitos esconderijos e bom fluxo de água, um tanque de recife não é realmente a melhor maneira de fornecer estes para um polvo. Além disso, a maioria dos cachorros são noturnos, e mesmo aqueles que são ativos durante o dia preferem iluminação moderada, em vez de iluminação intensa que o seu tanque de recife médio oferece. Embora os polvo sejam invertebrados, e algumas espécies são certamente encontradas nos recifes de corais, esses animais não são particularmente Adequado para um aquário de recife por uma grande variedade de razões que vou tentar esboçar abaixo. Mas antes de chegar a isso, eu (como sempre) tentarei dar um pouco de fundo sobre a biologia desses animais. Um pouco de biologia Os polvos são membros do Phylum Mollusca, tornando-os os primos distantes de uma grande variedade de animais de aquário de recife mais familiares, incluindo os policaploros (chitons), gastrópodes (bússolas de agulha de caracóis) e Bivalves (amêndoas amp mexilhões). Para qualquer pessoa interessada em mais detalhes sobre esses grupos, forneço uma introdução simplificada a alguns dos problemas das classificações taxonômicas atuais e da biologia básica do Phylum Mollusca no artigo do Introdução ao Molusco (Toonen, 1998). Os leitores interessados que desejam aprofundar as relações entre os principais tipos de Moluscos (ou quaisquer outros grupos para esse assunto) são encorajados a entrar na Internet e verificar as páginas da Árvore da Vida. Juntamente com as lulas, os mariscos e o nautilus, os polvo são membros do Cephalopoda (ou cabeças), e para quem estiver interessado em mais detalhes do que será apresentado neste artigo, eu recomendo vivamente que você veja algumas das ótimas informações Sobre esses grupos e sua biologia na página web Cefalópodes e o Centro Nacional de Recursos para cefalópodes. Eu também acho que vale a pena uma rápida discussão de porque eu uso polvo em vez de polvo para o plural do polvo. Muitas vezes eu vejo postagens ou ouço pessoas falando sobre os cachorros e é um pouco mais carinho. Embora muitos nomes médicos e científicos tendam a ser latinos, para os quais o final i é o plural correto (por exemplo, brônquios e brônquios), o nome do polvo vem das raízes gregas (okt oito e pouso) e não deve ser pluralizado no Do mesmo jeito. Tecnicamente, a pluralização adequada do final - us para uma palavra da raiz grega, como o polvo, deve ser o sufixo - odes, mas os octopodes geralmente são considerados um bocado, tanto no Oxford Dictionary quanto na comunidade científica. A pluralização mais comum do polvo é simplesmente polvo. Mesmo que isso possa ser considerado igualmente incorreto pelos puristas, é certamente preferível à pluralização latina de uma raiz grega na octama de formas obviamente incorretas. Então, saia da minha pequena caixa de sabão agora, mas espero ter convencido você a não usar o polvo no futuro. Habitando um Octopus OK, tendo conseguido isso fora do caminho, vamos passar a discutir quais são as necessidades para manter um polvo feliz e saudável em cativeiro e por que você não deve adicionar um ao seu tanque de recife. Em geral, os cefalópodes são predadores altamente ativos que têm um metabolismo invulgarmente elevado para um invertebrado. Isso significa que, na prática, eles costumam ter exigências muito mais específicas em alguns aspectos da qualidade da água (em particular, o conteúdo de oxigênio da água do aquário - Voltarei à qualidade da água quando discuto a filtragem abaixo) do que a maioria dos invertebrados de recife. Esta generalização é particularmente verdade para os polvo. A esse respeito, um tanque de recife é realmente provável que forneça excelentes condições de água para manter um desses animais. Dito isto, muito poucos aquários de recife fornecem os outros requisitos de manter um polvo em cativeiro. Por exemplo, há muitas boas razões para que os tops de vidro não sejam populares para os tanques de recife, incluindo questões como penetração leve, troca de gás e retenção de calor. No entanto, com poucas exceções, os pulpos são fenomenais artistas de fuga, e mesmo um grande polvo (alguns dos meus tiveram a cabeça do tamanho de uma toranja grande e foram quase 3 metros de diâmetro quando esparramados) podem facilmente fazer uma casa fora de um Garrafa de cerveja de pescoço comprido Para uma simples regra de polegar sugerir aos hobbyists, geralmente digo que, se você puder colar seu dedo mindinho em um buraco, seu polvo será capaz de rastejar através dele. E se você mantiver um polvo pigmeu, então há uma boa chance de que eles escapem através de qualquer buraco, mesmo os pequenos. Obviamente, esta incrível habilidade para exalar através de pequenos buracos (apesar de um tamanho de corpo aparentemente grande) torna muito mais importante que você forneça uma cobertura cuidadosamente projetada e bem ajustada no seu tanque. Sem uma cobertura bem ajustada para o seu tanque, existe uma ótima chance de o seu novo animal de estimação acabar por acabar com o chão no chão, em vez de um animal de estimação interativo em seu aquário. Isso deixa você com algo de dilema: como você deixa a superfície da água aberta para permitir o acesso para filtração e troca de gás eficiente ao mesmo tempo que faz um tanque à prova de fugas para evitar que seu polvo suba (ou remova a parte superior para sair ) E terminando no chão. Sim, você leu isso mesmo - há inúmeros relatórios de polvo não só sendo inteligentes o suficiente para descobrir como abrir a tampa em seu tanque, mas forte o suficiente para realmente fazer isso. Mais do que simplesmente ser Inteligente o suficiente para escapar do tanque, há mesmo relatos de polvo fazendo viagens de compras arrastando para fora de seu próprio tanque para os tanques próximos para se alimentar, e depois retornando ao seu próprio tanque, depois de terem capturado algo saboroso para comer. O desaparecimento repetido de caranguejos ou peixes de tanques próximos às vezes acabou por ser lanches tardios para um polvo com fome que é capaz de descobrir que há comida a uma curta distância, o polvo inteligente descobre como escapar do seu tanque, capturar um Lanche rápido, e depois voltar para casa para desfrutar da sua refeição. Infelizmente, nem todos os animais parecem suficientemente motivados ou inteligentes o suficiente para retornar ao seu aquário, e muitos pulpos no comércio de passatempos encontraram um final intempestivo secando no chão do hobby. Obviamente, um aquário de recife com cobertura aberta provavelmente não vai fazer o truque quando se trata de proporcionar uma casa segura para manter um polvo em cativeiro. Então, se você ainda está comigo e ainda está decidido a manter um polvo, como você vai instalar um tanque para um desses incríveis animais. Bem, muitas pessoas criaram estratégias diferentes para evitar que esses artistas de fuga extremamente inteligentes Passeando pelo chão da cozinha. Por exemplo, algumas pessoas usam tanques abertos que são muito profundos, mas apenas enchem a parte do tanque do caminho, de modo que é um longo caminho para o animal escalar antes que ele possa superar o topo do aquário. Isso pode funcionar bem para aquários públicos em que um par de pés (ou mais, dependendo do tamanho do animal) do aquário vazio é facilmente escondido atrás de uma parede e somente a parte inferior do aquário do aquário está aberta para visualização, Mas provavelmente não é praticamente prático para a maioria dos aquaristas em casa. Outra estratégia é ter menos espaço deixado aberto no topo do aquário (digamos cerca de 12 ou mais, novamente dependendo do tamanho do polvo), mas alinha a parte superior do aquário com Astro-Turf, o que tende a desencorajar a maioria Polvos de trepar por ele. No entanto, vi alguns polvos particularmente determinados conseguirem escalar uma barreira Astro-Turf, então esta técnica nem sempre é eficaz. Além disso, além do fato de que não há garantia de que esta técnica sempre funcione, a maioria das pessoas encontra um tanque com 12 do espaço alinhado Astro-Turf acima da linha de água, muito pouco atraente. A estratégia comum final e aquela que eu costumo recomendar Para a maioria das pessoas para um aquário caseiro, é usar um tanque bem fechado (com a parte superior segura firmemente no lugar, usando cabos bungie, pesos pesados ou mesmo fita adesiva) que transborda em um cárter aberto que fornece uma maneira simples de contornar os problemas a Presentes de tanque selado para troca de gás, proteção e filtração de proteínas. Filtração e qualidade da água adequada Agora, podemos voltar para as questões de filtração e qualidade da água. A maioria dos livros de aquários que mencionam o polvo afirmam que esses animais são extremamente sensíveis à qualidade da água e não podem sobreviver sem condições de água de qualidade de recife (por exemplo, Haywood and Wells, 1989). Na verdade, eu disse mais ou menos a mesma coisa neste mesmo artigo (acima). No entanto, essa afirmação não é inteiramente verdadeira. Por exemplo, Hanlon, Forsythe e colegas realizaram inúmeras experiências com cultivar polvo em cativeiro e demonstraram que esses animais são bastante tolerantes a uma variedade de condições de água que geralmente seriam consideradas inaceitáveis para um tanque de recifes de coral (por exemplo, Hanlon e Forsythe 1985 DeRusha et Al., 1989). Na verdade, nas cinco espécies cultivadas por esses pesquisadores até à data, não houve diminuição significativa na taxa de alimentação ou crescimento de polvo cultivados a um pH tão baixo quanto 7,5, salinidades na faixa de 32-38 ppt (aproximadamente um específico Gravidade de 1.022 - 1.028 em 80EF), e mesmo concentrações de amônia e nitrito tão altas quanto 0,2 ppm. No caso de nitratos, concentrações uniformes até 500 ppm não pareciam afetar significativamente o crescimento ou a alimentação (embora a reprodução tenha diminuído nas concentrações de nitratos Superior a cerca de 100 ppm). Assim, apesar de sua reputação extremamente sensível, os porcos parecem surpreendentemente tolerantes de uma ampla gama de condições de água no cativeiro (por exemplo, Hanlon e Forsythe 1985 DeRusha et al., 1989). Independentemente do parâmetro que escolhemos examinar, estes certamente não são os valores dos parâmetros de água que esperamos ver ao discutir excelente qualidade da água. Então, onde é que essa ideia de que os pulpos requerem água extremamente alta proveniente do poço, existem dois requisitos principais que são semelhantes entre os parâmetros de água necessários tanto para os aquários de recife de coral como para os polvo. Primeiro, concentrações elevadas de metais pesados, especialmente cobre, são especialmente mortíferas para os invertebrados, sejam eles corais ou polvo. E em segundo lugar, os habitats do recife tipicamente possuem água altamente oxigenada e os pulpos são extremamente sensíveis a baixas concentrações de oxigênio dissolvido. Experimentos com o polvo comum, Octopus vulgaris. Demonstraram que esses animais morrerão quando a concentração de oxigênio dissolvido cair para 2,5 mgL, e é mais provável que sucumbam a doenças ou lesões com concentrações de oxigênio abaixo de cerca de 5 mg L (Nesis, 1982). Eu sei que esse número significará muito pouco para a maioria das pessoas, então eu vou tomar o tempo para incluir um pouco de lado aqui sobre as concentrações de oxigênio na água do mar. Mas primeiro, eu preciso terminar esta seção e incluir um pouco sobre as necessidades incomuns de filtração de n polvo. Octopus estão quase continuamente derramando a pele em seus otários e braços e, portanto, tende a haver muitos pedaços grandes flutuando em torno de que precisam ser removidos do tanque antes que eles comecem a apodrecer. Além de tomar apenas grandes objetos de presas, eles tendem a ser comedores um pouco confusos, e a qualidade da água pode ser um problema se você não tiver filtragem adequada para manter a produção de resíduos gerados por um polvo. O derramamento de pele é um dos principais motivos que eu gosto de usar um filtro de poder mecânico de algum tipo em um tanque de polvo, a maioria desses filtros no mercado hoje fará um bom trabalho de remover e coletar toda a pele flutuante do tanque bastante rapidamente. No entanto, isso também significa que é necessária manutenção regular para evitar que esses filtros se obstruam. Obviamente, se o filtro estiver removendo uma grande quantidade de pele do tanque em uma base contínua, isso irá obstruir rapidamente os poros de qualquer filtro mecânico e precisa ser limpo de acordo. Um filtro poderoso entupido pode ser mais prejudicial do que bom para um polvo, e você deve manter a limpeza do filtro regularmente. Dependendo do tamanho do tanque e do tamanho do seu polvo, isso pode ser tão freqüente quanto algumas vezes por semana, em alguns casos. Seja qual for o tamanho do seu tanque e seu polvo de estimação, é sempre melhor errar do lado do cuidado e limpar seu filtro mecânico com mais freqüência em vez de não freqüentemente. Além das concentrações de oxigênio na água do mar A quantidade de oxigênio que pode dissolver em sal A água depende da salinidade e temperatura exatas do seu aquário - a tabela abaixo fornece os valores de saturação de oxigênio (mgl) em uma ampla gama de temperaturas e salinidades. A saturação é o ponto em que não mais oxigênio pode se dissolver na água em condições normais. Existem condições em que o excesso de oxigênio pode ser forçado a se dissolver na água (como, por exemplo, quando a água está sob pressão em uma bomba), e, em tais circunstâncias, a água pode se sobreaturar com oxigênio. Ignorando a variabilidade em temperaturas e salinidades não vistas naturalmente em recifes de corais, a resposta básica é que a saturação para um aquário marinho médio é de aproximadamente 6,5 mgl. No entanto, esse valor significa relativamente pouco para a saúde geral de seus animais (o que vou explicar em detalhes abaixo) porque você pode ter muito menos ou muito mais oxigênio na água dependendo das condições específicas em seu aquário. Tabela 1: Concentração de saturação de oxigênio (mg L) em função da salinidade e temperatura da água do aquário. Salinidade (000 partes por mil) Dito isto, faz sentido perguntar se nossos tanques precisam estar em saturação e quais níveis normais de oxigênio estão no oceano em áreas ao redor de recifes de corais. Provavelmente não tenho que trabalhar muito para convencê-lo de que as zonas de surf regularmente batiam com ondas para arejar a água e, provavelmente, estão quase saturadas de oxigênio. Mas e as áreas em torno dos recifes de corais quanto oxigênio geralmente é encontrado naquela água Bem, vários estudos mostraram que a água do mar em áreas ao redor de recifes de corais naturais geralmente estão entre 95-110 saturados com oxigênio (ou seja, 110 saturados significa mais 10 oxigênio Na água do que o valor indicado na tabela acima). Em média, as áreas de recifes de corais naturais são muito próximas de 100 de saturação (por exemplo, Kuhl et al., 1995, Kraines et al., 1996 Leclercq et al., 1999). Obviamente, o oxigênio é importante para nossos animais, e se a água em torno de recifes naturais geralmente é saturada de oxigênio, então devemos nos esforçar para manter os níveis de oxigênio próximos da saturação em nossos aquários também (por exemplo, Ng et al. 1992 Toonen 2000). No entanto, há uma grande variabilidade no sistema. Por exemplo, as medidas em torno de uma ilha do Caribe mostraram que os níveis de oxigênio noturnos variam de cerca de 5,0 a 6,5 mg de oxigênio, e os níveis diurnos aumentam para cerca de 7,5-9,0 mg de oxigênio (a saturação foi de aproximadamente 6,25 mgl), dependendo do recife me asured (Adey e Loveland, 1998). A concentração diurna de oxigênio aumenta acima da saturação porque a fotossíntese produz oxigênio a uma taxa maior do que pode deixar a água por difusão. Isso leva à estranha situação em que as áreas de menor concentração de oxigênio no recife são na verdade aquelas com maior troca de gás, porque em áreas altamente turbulentas com troca de gás extensa, o oxigênio difunde-se da água mais rapidamente e está mais próximo da saturação Nível de cerca de 6,25 mgl. Por outro lado, em áreas com uma troca de gás mais limitada, existem maiores concentrações de oxigênio durante o dia, porque a fotossíntese produz oxigênio mais rápido do que pode sair e, portanto, acumula-se nessas áreas. O contrário é verdadeiro à noite, no entanto, quando a fotossíntese não ocorre, e em vez disso a respiração usa oxigênio disponível (Adey e Loveland, 1998). Portanto, as áreas com a menor troca de gás não podem substituir o oxigênio que está sendo usado, e a concentração cai mais longe abaixo da saturação durante a noite. Walter Adey relata níveis similares de oxigênio em seus tanques baseados em ATS no Smithsonian, mas também é rápido em apontar que não é a própria concentração de oxigênio que é importante, mas sim a taxa de câmbio de oxigênio que é importante para a saúde do Imanes (por exemplo, Adey e Loveland 1998 Leclercq et al., 1999). Os invertebrados usam algo como 0,2 15 L de oxigênio em média por mg de peso corporal por hora (Bailey et al., 1994), dependendo da espécie e uma ampla gama de fatores, incluindo tamanho, temperatura, nível de atividade e assim por diante. Então, o que exatamente isso significa no mundo real Bem, digamos que você comece com um aquário de recife 50G bem abastecido, cheio de invertebrados e alguns peixes. A respiração dos animais no aquário provavelmente seria da ordem de 2-3 g de oxigênio por hora. Mesmo se você pudesse sobreaturar a água do mar (digamos, é de 9mg de oxigênio - o mais alto registrado nos recifes naturais que mencionei), isso ainda só lhe dá cerca de uma hora antes de os animais começarem a mostrar sinais de sufocação se a troca de gás for limitada . É claro que o fluxo de água turbulenta (p. Ex., Cabeças de duelagem e especialmente dispositivos de sobretensão) e a fotossíntese alterarão essa taxa de câmbio e com taxas de câmbio normais de aproximadamente 4-6g de oxigênio por metro quadrado de área superficial por hora (Por exemplo, Leclercq et al., 1999), as necessidades respiratórias de seus animais devem ser facilmente atendidas. Embora seja verdade que tanto a salinidade quanto a temperatura afetarão o valor particular do coeficiente de saturação de oxigênio na água do mar (conforme descrito acima), o valor máximo real de quanto oxigênio pode dissolver no seu tanque é praticamente um não fator durante o funcionamento normal. Então, a linha inferior é se o oxigênio pode voltar ao seu tanque rápido o suficiente para evitar que ele seja usado pelos animais no seu tanque. Nos termos mais simples, sem suficiente turn-over e corrente para permitir uma troca eficiente de gás, a taxa de substituição de oxigênio na água do tanque não é capaz de acompanhar a taxa em que os animais e bactérias estão sendo removidos no tanque e filtro. Infelizmente, muitas pessoas não percebem que a concentração de oxigênio é baixa em seu aquário até que seja tarde demais para o polvo. Essa extrema sensibilidade à baixa concentração de oxigênio é a principal razão pela qual eu recomendo skimmers de retorno alto para qualquer tanque de polvo, embora o skimmer tende a manter uma melhor qualidade da água e, portanto, é provável que seja mais saudável para o seu animal, a troca de gás altamente eficiente que Ocorre no skimmer e mantém um fluxo de água altamente oxigenada no tanque vale bem o custo de um skimmer em qualquer aquário de polvo. A água que sai de um eficiente skimmer de proteína geralmente contém algo próximo de 6 mgL de oxigênio em um aquário de recife médio (dependendo da temperatura exata e da salinidade da água como eu expliquei acima). Enquanto a taxa de uso de oxigênio no aquário não exceder a de substituição através de desnatação e mistura turbulenta no aquário, seu polvo deve estar bem. Assim que aquela água bem oxigenada entra no aquário, no entanto, seus animais e até mesmo as bactérias em seu tanque e filtro começam a usar o oxigênio dentro dele, e quanto mais animais e bactérias existem no tanque, mais rápido é o oxigênio. Esgotado. Assim, quanto menor o tanque, e quanto maior for o bioload, e quanto menor for o fluxo e a área de superfície disponíveis para a troca de gás, o maior problema que o oxigênio baixo provavelmente estará no seu aquário. Mantendo o seu polvo no seu tanque Como mencionei acima, geralmente prefiro usar um aquário bem fechado com um cárter aberto para manter o resfriador e a filtração, mas um tanque cuidadosamente selado sem um cárter também pode funcionar, desde que você Tenha um tanque razoavelmente grande (digamos pelo menos 30 galões para um polvo cuja cabeça é do tamanho de uma mandarina) e boa filtração. O principal problema com um tanque selado é que ele limita a troca de gás com o ar fora do tanque e pode resultar em diminuição da disponibilidade de oxigênio dentro do aquário. Existem duas maneiras gerais de lidar com isso. A primeira e, em geral, a melhor opção é ter uma tampa selada que seja à prova de polvo, mas não perfeita. Um exemplo disso seria um top feito de caixa de ovos de plástico (o painel de difusão de luz vendido em muitas lojas de ferragens) coberto de pano de sombra. Desta forma, você tem uma tampa sólida que evita que o polvo escorra, mas você ainda tem um topo aberto que permite uma troca eficiente de gás. A segunda opção, se não for possível fazer uma tela de malha por algum motivo, é ter uma parte superior sólida (vidro ou plexiglass) com uma entrada de ar externa para sua filtração. Isso pode ser tão simples como uma bomba de ar executando um par de pedras no tanque, ou certificando-se de que sua entrada de ar em seu skimmer de proteína é encurralada de tal forma que desenha da sala em vez de dentro de seu tanque. Ao ter o ar da sala adicionado continuamente ao aquário, você deve garantir que a demanda de oxigênio do seu tanque seja atendida, mesmo que a troca de ar na parte superior do aquário seja limitada por um topo sólido. Minha recomendação aqui é, obviamente, não é a única maneira de um polvo se manter em cativeiro, mas estou lhe oferecendo minha opinião sobre a maneira como você é mais provável ter sucesso em manter um polvo feliz e saudável ao longo de sua vida útil. Por exemplo, eu vi algumas pessoas terem grande sucesso com um filtro de subgravel e tampo de vidro selado em um tanque de polvo também, mas a maioria dos pulpos tende a descobrir que o prato do undergravel faz uma ótima caverna e rapidamente puxa o filtro para rastejar Por baixo disso. Isso leva a uma diminuição dramática do filtro e a um polvo que você não pode mais ver no seu aquário. Não é exatamente o que a maioria de nós tem em mente para um animal de estimação Em qualquer caso, independentemente do design que você decida usar, acho que usar um skimmer de proteína e filtro de energia com carbono são sempre uma boa idéia para um polvo. Além dos motivos listados acima, um skimmer eficiente e algum carbono ajudará no caso de seu animal de estimação ter medo de expulsar sua tinta dentro dos limites do aquário. Inking é uma estratégia defensiva normal em cefalópodes e, embora seja natural, pode ser uma preocupação séria em um sistema fechado. A tinta em si não é tóxica (Wood 1994), mas a tinta pode revestir mecanicamente as superfícies branquiais do polvo e sufocar efetivamente o animal se não for imediatamente removido. O uso de carbono ativado e um skimmer eficiente pode ajudar a remover a tinta de um aquário e dar-lhe mais tempo para descobrir o problema e fazer uma mudança de água. De fato, os polvo podem controlar a quantidade de tinta que expulsam, e se a quantidade de tinta expelida é pequena e o tanque é grande, o uso de carbono e desnatação pode eliminar completamente a necessidade de mudanças imediatas de água (Johnston e Forsythe, 1993). Dito isso, no entanto, sempre penso que é uma boa idéia erradicar o lado de cautela, e geralmente recomendo uma mudança de água imediata em resposta à tinta como precaução, independentemente do uso de carbono. Além disso, deve ser óbvio, mas depois de um polvo ter assinado, se o carbono ativado estiver fazendo seu trabalho, seu carbono será sujado e precisa ser substituído imediatamente no caso de seu animal de estimação gravar novamente. Fluxo em um tanque de polvo A maioria das espécies de polvo tem uma taxa de fluxo relativamente alta, mas isso também é problemático para manter esses animais porque a maioria das pessoas usa powerheads em um aquário para gerar fluxo, mas na verdade não posso recomendar essa solução para um tanque de polvo. Os pulpos têm braços extremamente sensíveis, e eles tendem a ser animais muito tácteis: como crianças pequenas, eles gostam de tocar, explorar e brincar com tudo o que encontram em seu ambiente. Se o impulsor do seu cabeçote é facilmente acessível (e quase todos eles são), os powerheads funcionam essencialmente como um liquidificador tentáculo para o animal curioso. A força desses animais faz adequadamente proteger a ingestão de um powerhead muito mais difícil, porque os polvo gostam de removê-los. Na verdade, foi minha experiência que as várias cestas de filtro de fricção tipicamente usadas para difundir o fluxo de admissão (e evitar que os animais sejam sugados para uma entrada de powerhead) sejam facilmente removidas por um polvo, mesmo depois de as colar no lugar . Pessoalmente, eu prefiro ter apenas um transbordamento para o cárter aberto no meu tanque e uma bomba remota que gira o volume do tanque pelo menos 5-6 vezes por hora. Mesmo com um excesso coberto de malha, meus polvos tendem a enfiar os braços nessas ingestões regularmente, por isso estou muito hesitante em usar um powerhead em qualquer tanque de polvo. No entanto, ter um transbordamento apresenta seu próprio conjunto de problemas e precisa de atenção para evitar o desastre. Em primeiro lugar, o estouro deve ser coberto de tal forma que o próprio polvo não pode passar pelo excesso e escapar. Como mencionei anteriormente, mesmo um animal relativamente grande pode se espremer através de uma abertura do tamanho de um dedo mexico adulto, então você precisa se certificar de que a malha é pequena o suficiente para impedir que seu polvo se transforme no excesso. Algumas pessoas conseguem isso usando um tubo de PVC e colando um bioball no tubo vertical com epóxi para evitar que o polvo o remova. Outros usam uma malha de plástico que é mantida com uma ligação de cabo ou algo assim. Seja qual for a solução que você decidir, é importante que ele seja pequeno o suficiente para não permitir que o polvo se transborde e 2) é grande o suficiente para não restringir o fluxo. A restrição do fluxo tende a ser mais um problema no tempo do que quando a malha foi instalada pela primeira vez. Como mencionei acima, o polvo tende a derramar uma série de flocos de pele em uma base regular, e se estes são permitidos para coletar no dreno do tubo vertical, há uma boa chance de que o dreno se torne obstruído e seu tanque pode transbordar. Este é um problema sério, e quanto menor o tamanho de malha usado, mais probabilidades de obstrução ocorrerão, e quanto mais rápido ele tende a acontecer. Portanto, há um trade-off entre se certificar de que seu polvo não escapará e se certificando de que seu excesso não obstruirá: idealmente, você deseja usar o tamanho de malha maior que você pode para garantir que seu polvo não possa entrar no dreno para esta aplicação. Alimentando seu animal de estimação Octopus O último problema que vou mencionar em detalhes é a alimentação de seu animal de estimação. Como mencionei agora várias vezes, não considero um polvo uma adição particularmente adequada para um tanque de recife. Além dos motivos que mencionei acima, existe o fato de que qualquer molusco, crustáceo e provavelmente peixe no aquário de recife médio será eventualmente comido por um polvo. Esta é, obviamente, uma preocupação com qualquer tankmates que você tenta adicionar a um tanque de polvo, mas de particular preocupação em um tanque de recife, porque em geral, os aquaristas de recife usam uma variedade de caracóis herbívoros, ermitões ou outros pequenos crustáceos para controlar algas incômodas No aquário, e essas equipes de limpeza são muitas vezes bastante caras. A adição de um polvo ao seu tanque de recife eliminará rapidamente esta população de animais de limpeza do seu tanque, porque esses são os mesmos animais que são a presa favorita de um polvo na natureza. Embora seja uma dieta saudável para o seu polvo, também é certamente uma maneira cara de alimentar seu novo animal de estimação. Ainda mais caro seria a perda de amêijoas gigantes (Tridacna spp.) Que imediatamente ou eventualmente provariam um deleite muito gostoso para o seu polvo resistir. A eventual perda da maioria dos animais que tipicamente executam como a equipe de limpeza em seu tanque, especialmente quando acoplado com a entrada de nutrientes adicional de um animal relativamente grande e altamente ativo, como um polvo (mesmo um polvo pigmeu produz uma quantidade enorme De resíduos azotados em comparação com um coral de tamanho similar), torna muito provável que você experimente um aumento bastante significativo no crescimento de algas no seu tanque de recife. Mesmo se você não se importar de ter um polvo comer a maioria de seus companheiros de tanque, existem outros problemas que você enfrentará com a tentativa de manter um polvo em um aquário de recife. Mesmo os cnidários (corais, anêmonas, hidróides e similares), que um polvo provavelmente não tentará comer, tornam-se problemáticos, mas na outra direção desta vez como eu mencionei acima, os polvo têm braços extremamente sensíveis e a constante Picada pelos cidários é tanto uma fonte de estresse quanto uma potencial infecção para o seu polvo. Tudo em tudo, a grande maioria dos aquários de recife simplesmente fornece um lugar inadequado para tentar manter um polvo vivo e saudável por longos períodos de tempo em cativeiro. Então, depois de tudo isso, se você ainda está determinado a obter um desses animais, o que eu sugiro para você fornecer o melhor atendimento possível para o seu novo animal de estimação. Em primeiro lugar, como eu tinha desenvolvido em detalhes acima, um polvo precisa de seu próprio tanque , E um que impedirá que ele possa escapar. Em segundo lugar, esses animais são predadores marinhos ativos e eles exigem um pouco de alimentos de alta qualidade. Alimentos de alta qualidade não significam peixe dourado alimentador O peixe dourado do alimentador tem aproximadamente 10 vezes mais gorduras saturadas que qualquer presa na dieta natural de um polvo e a entrada contínua de alimentos altamente gordurosos em sua dieta tem um efeito dramático sobre a expectativa de vida em Cativeiro (Toonen, 2001). Embora muitas pessoas estejam fascinadas com a capacidade de um polvo para caçar presas, o peixe dourado alimentador simplesmente faz um alimento ruim para qualquer predador marinho (Toonen 2001). E contribuirá para uma morte precoce para o seu animal. Então, se você não pode usar alimentadores, o que você deve alimentar seu polvo, a presa natural de polvo consiste principalmente em outros moluscos (especialmente quando jovens, mas em algumas espécies ao longo de suas vidas) e crustáceos (Boyle, 1987). Obviously, you should make an effort to provide such foods, and you should also try to get the freshest (live if possible) variety of seafood prey to ensure your animals health. If fresh or live crustaceans are not easily available, the best alternative is to feed your pet good quality frozen shrimp (after you have thawed them, of course), provided that you try to vary the diet from time to time with other prey that is available (e. g. DeRusha et al. 1989). It also turns out that freshwater crustaceans have a nutritional profile surprisingly close to that of their marine cousins (Toonen 2001). So, another excellent alternative food for your octopus would be to include a variety of freshwater crustaceans in their diet as well. Live ghost shrimp are one alternative that usually prove easy to locate (many petshops now carry feeder shrimp) and are easily fed on nutritious fish food prior to feeding them to your octopus. Another potential for many people is live crayfish, which are seasonally abundant in many areas and often sold at bait shops for fishermen. Both of these live foods provide the same opportunity for your pet to hunt live food, while also providing a much more nutritious alternative to goldfish. Enriching Your Pets Life The reason that I encourage you to find a suitable alternative live prey to feed your octopus is simple. Aside from the nutritional issue, live prey has another benefit over fresh or frozen seafood: your octopus will have to hunt it. This may seem unimportant to you, but it turns out to be very important to your pet. As I mentioned above, these animals are extremely intelligent predators, and spending their life in a completely predictable and unchanging glass box is not only boring for them, it has a strong impact on both their health and behavior (e. g. Wood and Wood 1999). In fact, during his research with baby octopuses at Dalhousie University, James Wood discovered that he could prevent suicides (animals crawling out of their tanks and drying out) by adding sufficient numbers of toys and challenges to keep the animals interested (e. g. Wood and Wood 1999). Professional zookeepers have long recognized that captive animals housed in unnatural and unstimulating enclosures can develop abnormal, repetitive and neurotic behaviors, and most zoos have made a serious effort to enrich the environment in which their animals are housed to avoid such behaviors (which has led to the development of a trade journal for zookeepers and professional aquarists titled The Shape of Enrichment to exchange ideas to better stimulate captive animals). Octopuses are no exception to this issue, and a captive animal housed in a tank without sufficient hiding places and without sufficient stimulation can develop a number of stress behaviors including white color patterns, inking, frequent deimatic displays (these are sometimes called startle flashing in which false eye spots or brilliant colors are suddenly displayed in an attempt to startle a potential predator), autophagy (eating the tips of their own arms), hiding all the time (depending on species, however, this may be natural in some particularly timid species), and rapid jetting into the side of the tank, among others (e. g. Wood and Wood 1999). It is therefore critical that you make every effort to try to provide sufficient stimulation to your pet in order to avoid such behaviors and prolong their life in captivity. There are many options for enriching the environment in which your animal is housed, but providing an abundance of live prey periodically is one of the simplest and most satisfying for your animal. Even in locations where live crustaceans are not easily obtained (either as bait or from a seafood shop or Asian grocery), there are usually alternatives such as feeder glass shrimp available from pet shops that can provide a nutritious and stimulating treat for your animal. Other options are to periodically feed your octopus in a novel way such as using a bamboo skewer through a cork to feed fresh shrimp, or placing the food item in a plastic bottle with a drilled cork sealing it. Some animals will figure out these games very quickly and become bored with them again, whereas others may never figure them out and simply give up (Wood and Wood 1999). In any case, it is important for you to continue to come up with new ideas to challenge your pet, and a variety of aquarium safe (i. e. no metal) toys (such as a ping-pong ball or some cat toys) for your pet to amuse themselves. Beyond enrichment being important to the physical and mental health of your pet, it will also make your octopus a much more enjoyable and interactive pet. For example, in the article I mentioned above, James Wood also found that animals that were initially very shy about feeding became much more interactive in response to such games. Within two months of starting these enrichment experiments, his octopuses went from constantly hiding to immediately coming out of their lairs and moving about on the glass while flashing excitement colors as soon as he entered the room (Wood and Wood 1999). Although it is impossible to know what an octopus is really thinking, this behavior has been compared to that of a dog getting excited and jumping about when you return home from work. Im sure that anyone who is interested in keeping an octopus as a pet would much rather have the latter (excited interaction) than the former (constantly hiding) behavior in their pets. I can say from personal experience with many pet octopus over the years, that if you put in the time and effort to provide your pet with a stimulating and safe environment, they will become a highly interactive and enjoyable pet that you will remember long after their short lifespan has passed. So, if this article has whet your appetite, and you are serious about trying to keep an octopus, I would encourage you to check out the two great resources on the web that I listed above (The Cephalopod and NRCC pages), which are absolutely fantastic sources of information about these fascinating animals I would also encourage anyone who decides to get an octopus to set up a special tank that provides for the unusual needs of these animals, and make every effort to provide proper food and suitable toys with which the animal can entertain itself. Try to imagine that your pet is a small child, and consider what you would do to entertain a small child that was not allowed to leave their room. If you can succeed with that, youll likely have a happy and healthy pet that will repay the effort through their interactions with you. References Adey WH, Loveland K (1998) Dynamic Aquaria: Building Living Ecosystems . Academic Press, San Diego, CA Bailey TG, Youngbluth MJ, Owen GP (1994) Chemical composition and oxygen consumption rates of the ctenophore Bolinopsis infundibulum from the Gulf of Maine. Journal of Plankton Research 16: 673-689 Boyle PR (1987) Cephalopod Life Cycles . Academic Press, London, UK, 441 pp. DeRusha RH, Forsythe JW, DiMarco FT, Hanlon RT (1989) Alternative diets for maintaining and rearing cephalopods in captivity. Laboratory Animal Science. Hanlon RT, Forsythe JW (1985) Advances in the laboratory culture of octopuses for biomedical research. Laboratory Animal Science. Haywood M, Wells S (1989) The Manual of Marine Invertebrates . Tetra Press, Morris Plains, NJ. Johnston L, Forsythe J (1993) An Octopus in Your House - Part II. Aquarium Fish Magazine 5 Kraines S, Suzuki Y, Yamada K, Komiyama H (1996) Separating biological and physical changes in dissolved oxygen concentration in a coral reef. 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Tropical Fish Hobbyist 531: 86-90 Toonen R (2001) Invert Insights: Why feeder goldfish make lousy food for marine predators. Tropical Fish Hobbyist 547: 94-99 Wood JB (1994) Dont fear the raptor: an octopus in the home aquarium. Freshwater and Marine Aquarium (FAMA) 17: 128-144 Wood JB, Wood DA (1999) Enrichment for an advanced invertebrate. The Shape of Enrichment 8: 1-5 Document ActionsRAPID PROTOTYPING - PowerPoint PPT Presentation Transcript and Presenters Notes 1 RAPID PROTOTYPING IME 545 CASE STUDY 2 CONTENTS What is Rapid Prototyping (RP) Why Would You Use RP Growth of RP in Last 10 Years Types of RP Machines Available System Designs Materials Used Examples How much do they cost Obstacles Yet to Overcome for RP References 3 Rapid Prototyping (RP) Defined What is rapid prototyping It is a process that creates parts in an additive, layer-by-layer manner. A special class of machine technology that quickly produces models and prototype parts from 3-D data using an additive approach to form the physical models. Rapid prototyping (RP) is a relatively new class of technology used for building physical models and prototype parts from 3D CAD data. Unlike CNC machines tools, which are subtractive in nature, RP systems join together liquid, powder and sheet materials to form complex parts. Layer by layer, RP machines fabricate plastic, wood, ceramic, and metal objects based on thin horizontal cross sections taken from a computer model. 4 WHY USE RP The obvious benefit of rapid prototyping is speed. Rapid prototyping quickly delivers a better design communication tool, the physical prototype quickly and clearly communicates all aspects of a design. Rapid prototyping facilitates the early detection and correction of design flaws. In its simplest form, the benefit of rapid prototyping is confidence in the integrity of the design. 5 Growth of RP in Last 10 Years 10 Years ago Eleven companies manufactured and sold RP machines. Four were from the U. S. four from Japan, and one each from Germany and Israel. RP system manufacturers in total sold 157 machines worldwide. Sales of RP products and services were an estimated 99.3 million. Worldwide, about 80 companies operated as RP service providers. Thirty-eight universities, government laboratories and corporations around the globe had researched or developed some aspect of RP technology. Today Last year, 28 companies manufactured and sold RP machines. Eleven were from the U. S. seven from Japan four from Germany three from China and one each from Singapore, Sweden, and Israel. In 2003, sales are expected to exceed 1,400 units. Sales for 2003 were forecast at 590 million. At the end of 2001, an estimated 397 service providers were in place. Through the end of last year, a conservative estimate of more than 500 organizations worldwide had developed some facet of RP equipment, software, or materials technology. A 1,000 prototype in 1993 now sells for as little as 150 to 250. 6 STEREOLITHOGRAPHY (SLA) Stereolithography is the most widely used rapid prototyping technology. Stereolithography builds plastic parts a layer at a time by tracing a laser beam on the surface of a vat of liquid photopolymer. The photopolymer material quickly solidifies wherever the laser beam strikes the surface of the liquid. Once one layer is completely traced, its lowered a small distance into the vat and a second layer is traced right on top of the first. The self-adhesive property of the material causes the layers to bond to one another and eventually form a complete, three-dimensional object after many such layers are formed. 7 STEREOLITHOGRAPHY (SLA) Some objects have overhangs or undercuts which must be supported during the fabrication process by support structures. Supports are either manually or automatically designed and fabricated right along with the object. Upon completion of the fabrication process, the object is elevated from the vat and the supports are cut off. Stereolithography generally is considered to provide the greatest accuracy and best surface finish of any rapid prototyping technology. Over the years, a wide range of materials with properties mimicking those of several engineering thermoplastics have been developed. Ceramic materials are currently being developed. The technology is also notable for the large object sizes that are possible. 8 STEREOLITHOGRAPHY (SLA) On the negative side, working with liquid materials can be messy. Parts often require a post-curing operation in a separate oven-like apparatus for complete cure and stability. Supports must be removed from part. Manufacturers of SLA Equipment 3D Systems Light Sculpting Sony Precision Technology America Teijin Seiki. JapanD-MEC, Japan Denken Engineering Unirapid, Japan Meiko, Japan Autostrade Limited, Japan Objet Geometries, Israel Envision Technologies GmbH, Germany microTEC, Germany FS Stereolithographietechnik GmbH, Germany 9 STEREOLITHOGRAPHY (SLA) SLA Materials Photopolymers are imaging compositions based on polymersoligomersmonomers which can be selectively polymerized andor crosslinked upon imagewise exposure by light radiation such as ultra-violet light. 10 FUSED DEPOSITION MODELING (FDM) FDM is the second most widely used rapid prototyping technology, after stereolithography. A plastic filament is unwound from a coil and supplies material to an extrusion nozzle. The nozzle is heated to melt the plastic and has a mechanism which allows the flow of the melted plastic to be turned on and off. The nozzle is mounted to a mechanical stage which can be moved in both horizontal and vertical directions. As the nozzle is moved over the table in the required geometry, it deposits a thin bead of extruded plastic to form each layer. The plastic hardens immediately after being squirted from the nozzle and bonds to the layer below. The entire system is contained within a chamber which is held at a temperature just below the melting point of the plastic. 11 FUSED DEPOSITION MODELING (FDM) Several materials are available for the process including ABS and investment casting wax. ABS offers good strength, and more recently polycarbonate and polysulfone materials have been introduced which extend the capabilities of the method further in terms of strength and temperature range. Support structures are fabricated for overhanging geometries and are later removed by breaking them away from the object. A water-soluble support material which can simply be washed away is also available. The method is office-friendly and quiet. FDM is fairly fast for small parts on the order of a few cubic inches, or those that have tall, thin form-factors. It can be very slow for parts with wide cross sections, however. The finish of parts produced with the method arent quite on a par with stereolithography. 12 FUSED DEPOSITION MODELING (FDM) Can be used in any office environment without special venting or facility requirements. Material used typically is ABS Automatic postprocessing is available that allows you to dissolve temporary support structures rather than manually remove them. Dr. Ryan Brown of ISU has this model. Z CORP is a representative manufacturer of FDM RP machines. 13 FDM MATERIALS Materials ABS, Acrylonitrile-butadiene-styrene ABS is a common end-use thermoplastic material with considerable durability. This material is ideal for a variety of modeling and prototyping activities due to its stiffness and ease of finishing. ABS Materials Specifications Tensile Strength 5,000 psi Tensile Modulus 360,000 psi Elongation 50.00 Flexural Strength 9,500 psi Rockwell Hardness R105 Vicat Softening Point 220 (v) Specific Gravity 1.05 gcc Polysulfone This tough, rigid, high-strength thermoplastic has a heat deflection temperature of 343F (174C), and maintains its properties over a wide temperature range. Transparent, opaque and glass-fiber reinforced grades are available. 14 FDM MATERIALS Polycarbonate The material out of which CDs and CD-ROMs are made. A thermoplastic polymer resin that is linear polyester of carbonic acid. Polycarbonate is a transparent, nontoxic, non-corrosive, heat resistant, high impact strength plastic it is generally stable, but may be subject to attack by strong alkalis and some organic hydrocarbons. 15 INKJET (THERMAL PHASE CHANGE) This machine uses a single jet each for a plastic build material and a wax-like support material, which are held in a melted liquid state in reservoirs. The liquids are fed to individual jetting heads which squirt tiny droplets of the materials as they are moved in X-Y fashion in the required pattern to form a layer of the object. The materials harden by rapidly dropping in temperature as they are deposited. After an entire layer of the object is formed by jetting, a milling head is passed over the layer to make it a uniform thickness. Particles are vacuumed away as the milling head cuts and are captured in a filter. The process is repeated to form the entire object. After the object is completed, the wax support material is either melted or dissolved away. 16 INKJET (THERMAL PHASE CHANGE) The most outstanding characteristic of inkjet systems is the ability to produce extremely fine resolution and surface finishes, essentially equivalent to CNC machines. The technique is very slow for large objects. While the size of the machine and materials are office-friendly, the use of a milling head creates noise which may be objectionable in an office environment. All thermal phase change inkjets have material limitations and make fragile parts. The applications range from concept models to precise casting patterns for industry and the arts, particularly jewelry. 3D Systems is a representative manufacturer of Inkjet RP machines. 17 INKJET (PHOTOPOLYMER WIDE AREA HEAD) The process is based on photopolymers, but uses a wide area inkjet head to layerwise deposit both build and support materials. It subsequently completely cures each layer after it is deposited with a UV flood lamp mounted on the print head. The support material, which is also a photopolymer, is removed by washing it away in a secondary operation. The low initial system price, approximately 65K, and specifications that are similar to laser-based stereolithography systems costing ten times as much make this an important technology to watch. Objet Geometries Ltd. is a representative manufacturer of wide area inkjet RP machines. 18 SELECTIVE LASER SINTERING (SLS) Thermoplastic powder is spread by a roller over the surface of a build cylinder. The piston in the cylinder moves down one object layer thickness to accommodate the new layer of powder. The powder delivery system is similar in function to the build cylinder. Here, a piston moves upward incrementally to supply a measured quantity of powder for each layer. A laser beam is then traced over the surface of this tightly compacted powder to selectively melt and bond it to form a layer of the object. The fabrication chamber is maintained at a temperature just below the melting point of the powder so that heat from the laser need only elevate the temperature slightly to cause sintering. This greatly speeds up the process. The process is repeated until the entire object is fabricated. 19 SELECTIVE LASER SINTERING After the object is fully formed, the piston is raised to elevate it. Excess powder is simply brushed away and final manual finishing may be carried out. No supports are required with this method since overhangs and undercuts are supported by the solid powder bed. SLS offers the key advantage of making functional parts in essentially final materials. However, the system is mechanically more complex than most other technologies. 20 SELECTIVE LASER SINTERING Materials A variety of thermoplastic materials such as nylon, glass filled nylon, and polystyrene are available. The method has also been extended to provide direct fabrication of metal and ceramic objects and tools. Since the objects are sintered they are porous. It may be necessary to infiltrate the part, especially metals, with another material to improve mechanical characteristics. Impellers for an aerospace application directly fabricated by selective laser sintering (SLS). 21 3Dimensional Printing Three dimensional printing was developed at MIT. Its often used as a direct manufacturing process as well as for rapid prototyping. The process starts by depositing a layer of powder object material at the top of a fabrication chamber. To accomplish this, a measured quantity of powder is first dispensed from a similar supply chamber by moving a piston upward incrementally. The roller then distributes and compresses the powder at the top of the fabrication chamber. The multi-channel jetting head subsequently deposits a liquid adhesive in a two dimensional pattern onto the layer of the powder which becomes bonded in the areas where the adhesive is deposited, to form a layer of the object. 22 3Dimensional Printing Once a layer is completed, the fabrication piston moves down by the thickness of a layer, and the process is repeated until the entire object is formed within the powder bed. After completion, the object is elevated and the extra powder brushed away leaving a green object. No external supports are required during fabrication since the powder bed supports overhangs. Three dimensional printing offers the advantages of speedy fabrication and low materials cost. In fact, its probably the fastest of all RP methods. Recently color output has also become available. However, there are limitations on resolution, surface finish, part fragility and available materials. 23 3Dimensional Printing 3D printing is a less costly and less capable variation of rapid prototyping (RP) technology. Vendor companies are positioning them as machines that can give you a quick and inexpensive model early in the design process. Because of their relatively low cost, small size, and office friendliness, user companies are installing them in offices near their CAD systems. The results of finite element analysis are being applied to RP using Z Corp. s Z402C color 3-D printer. The effect is an easily interpreted FEA stress plot. Example products are the Z402C from Z Corporation, Dimension from Stratasys, QuadraTempo from Objet Geometries, and ThermoJet from 3D Systems. Materials are plaster or starch based and can be infiltrated with wax, polyurethane or epoxy. 24 LAMINATED OBJECT MANUFACTURING (LOM) The paper is unwound from a feed roll onto the stack and first bonded to the previous layer using a heated roller which melts a plastic coating on the bottom side of the paper. The profiles are then traced by a laser optics system that is mounted to an X-Y stage. After cutting of the layer is complete, excess paper is cut away to separate the layer from the web. Waste paper is wound on a take-up roll. The method is self-supporting for overhangs and undercuts. Areas of cross sections which are to be removed in the final object are heavily cross-hatched with the laser to facilitate removal. It can be time consuming to remove extra material for some geometries, however. 25 LAMINATED OBJECT MANUFACTURING (LOM) In general, the finish, accuracy and stability of paper objects are not as good as for materials used with other RP methods. However, material costs are very low, and objects have the look and feel of wood and can be worked and finished in the same manner. This has fostered applications such as patterns for sand castings. While there are limitations on materials, work has been done with plastics, composites, ceramics and metals. Some of these materials are available on a limited commercial basis. The principal commercial provider of LOM systems, Helisys, ceased operation in 2000. However, there are several other companies with either similar LOM technology, or in early commercial stages. Cubic Technologies is a representative manufacturer of LOM RP machines. Terrain model of the earth fabricated by laminated object manufacturing (LOM). 26 LASER ENGINEERED NET SHAPING (LENS) Laser Engineered Net Shaping (LENS) technologies are in early stages of commercialization. A high power laser is used to melt metal powder supplied coaxially to the focus of the laser beam through a deposition head. The laser beam typically travels through the center of the head and is focused to a small spot by one or more lenses. The X-Y table is moved to fabricate each layer of the object. The head is moved up vertically as each layer is completed. Metal powders are delivered and distributed around the circumference of the head either by gravity, or by using a pressurized carrier gas. An inert shroud gas is often used to shield the melt pool from atmospheric oxygen for better control of properties, and to promote layer to layer adhesion by providing better surface wetting. 27 LASER ENGINEERED NET SHAPING A variety of materials can be used such as stainless steel, Inconel, copper, aluminum and titanium. The strength of the technology lies in the ability to fabricate fully-dense metal parts with good metallurgical properties at reasonable speeds. Objects fabricated are near net shape, but generally will require finish machining. They have good grain structure, and have properties similar to, or even better than the intrinsic materials. Selective laser sintering (SLS) is at present the only other commercialized RP process that can produce metal parts directly. LENS forming methods have fewer material limitations than SLS, dont require secondary firing operations as some of those processes do, and can also be used to repair parts as well as fabricate them. Titanium Engine Valves 28 COST OF RP SYSTEMS 29 TURNAROUND TIMES 30 EXAMPLES DentistryCynovad (Montreal, Canada) announced an agreement to purchase several hundred ThermoJet printers from 3D Systems (Valencia, CA), which are to be re-branded as WaxPro. Cynovad is the exclusive reseller of these machines to the more than 50,000 dental labs around the world for the production of crowns, bridges and other types of dental restorations. The machines produce wax patterns needed for the investment casting process. Formula 1 RacecarsIn England, a service provider named 3T RPD (Berkshire, UK) is using RP to supply parts for the Jordan-Honda Formula 1 racecars. Some of the 20 different parts are used as prototypes, but many are produced as final production parts for cars built to win races. These parts include replacement panels that form aerodynamic skins, cooling ducts and electrical boxes. According to 3T RPD president Tim Plunkett, the company is supplying Jordan-Honda with an average of 35 laser sintered parts per week with a typical deliver of only 48 hours. 31 EXAMPLES Custom FiltersUsing 3-D printing (3DP) technology from the Massachusetts Institute of Technology (MIT), Specific Surface (Franklin, MA) is manufacturing highly complex ceramic filters that are applied to everything from making soy sauce to filtering diesel emissions. Using its CeraPrint process, Specific Surface produces filters in quantities of 10 to 100,000. Toxicology StudiesDoug Greenwood of Product Development Service (Durham, NC) has used DSM Somos (New Castle, DE) WaterClear material to model a human nasal passage for CIIT Centers for Health Research. The transparency of the cured photopolymer permits visualization of air and particulate flow for improved understanding of chemical interaction with the nasal membrane. Both companies believe that the complexity of this internal passage makes it nearly impossible to physically model using any method other than RP. 32 EXAMPLES Miniature PartsRP processes are producing very small parts, some as tiny as a red blood cell. The University of Southern California is using a process it calls electrochemical fabrication that electro-deposits nickel layer-by-layer using a masking technique. With this method, it is possible to produce working mechanisms that measure 100 microns (0.004 inch) in height. Worlds Smallest RobotUsing stereolithography, Sandia National Laboratories (Albuquerque, NM) has built what it believes is the worlds smallest untethered robot. The mobile unit weighs less than one ounce and measures 0.25 cubic inch. Hearing AidsMany of the major manufacturers of hearing aids are in the early stages of using RP to mass customize their products in impressive volumes. Some of these companies produce more than 1,000 in-the-ear hearing aids per day, each being unique in its shape and size. A silicone rubber impression of the ear canal is digitized with an optical scanner, which leads to an STL file and RP for the rapid production of the hearing aid shell. Burn MasksRP is being using to produce custom-fit masks that reduce scarring on burn victims. The process begins by digitizing the patient using non-contact optical scanning. The scan data is used to produce an RP model of a mask that fits perfectly to the patients face. 33 EXAMPLES RP for the Production of Finished Manufactured PartsAn increasing number of companies have demonstrated RPs ability to produce finished goods. These progressive companies have laid the groundwork for others to follow. Additional examples include Technikon Free State (Bloemfontein, South Africa) using laser sintering to manufacture a monitoring device for fitness centers and a user of Stratasys (Eden Prairie, MN) FDM Titan producing a polycarbonate replacement pulley for an industrial belt sander. Growing Demand in the Medical IndustryMany medical applications demand some level of personal customization, and RP has demonstrated the ability to address this need. Andy Christensen of Medical Modeling LLC (Golden, CO) says the demand for RP models in the medical industry has doubled during the past two to three years. Align Technology (Santa Clara, CA) has developed more than one million RP models, using its stereolithography machines to produce its Invisalign invisible plastic aligners for straightening adult teeth. Separately, Interpore Cross International (Irvine, CA), a medical device company, is using seven ModelMaker machines from Solidscape (Merrimack, NH) to manufacture spinal implants. Micro PartsWith computers and hand-held electronic devices shrinking, the appetite for small parts grows. RPs style of building parts in layers, coupled with lasers, makes it possible to produce very small parts and assemblies that are highly complex. The number of activities in this area suggests that a trend is developing for the production of miniature parts through RP for wide ranging applications and products such as actuators and sensors. 34 Obstacles Yet to Overcome for RP Produce a truly push-button system. Build metal parts and tools directly. We have experienced some impressive progress throughout the past few years, but many would argue that the development of machines that produce metal parts leaves room for improvement. Accept smooth surface data from the CAD systems. RP systems still do not accept mathematically smooth surface data. Fortunately, the cost and performance of desktop computers have improved so much that it is no longer a problem to reduce the triangular facet size in STL models to the point at which the surfaces appear smooth. RP vendors must become fiscally sound. Today, most companies in the business of manufacturing RP systems continue to struggle. Improve the priceperformance ratio. Vendors continue to introduce new machines that give customers a bigger bang for the buck. Many customer prospects have voiced their views on the idea of a low-cost machine. To some, low cost means 20,000. To others, it means 2,000. We have yet to reach either milestone, although we are closing in on the first one. 35 FUTURE OF RP In analyzing the computer industry, Bill Gates once said that people tend to over estimate what will happen in three years and underestimate what will occur in six. 10 Predictions for the Future of RP 1. The chasm is crossed. The gap in the technology lifecycle adoption curve is created by the difference in decision-making style between risk-taking early adopters and the majority. Until the chasm is bridged, technology cannot gain the momentum that propels it into wide use. 2. A 24 percent decline in system manufacturers. Survival for todays 28 RP machine manufacturers is not guaranteed. Several are on life support and are unlikely to sustain existence in their present form. Nine of the current vendors will fail or be acquired by another organization. 3. A Fortune 500 company explodes onto the stage. The RP industry will become too attractive for major players to ignore. 3D Systems may have enabled this development by paving the way for Canon. On June 14, 2000, 3D Systems announced that Canon Sales Company would market ThermoJet systems in Japan. Canon may be using this distribution strategy to survey the RP landscape to plan its entry into the world of 3-D printing. Whether its Canon, Hewlett-Packard or Fuji-Xerox, an established company will manufacture, distribute and support a 3-D printer. 36 FUTURE OF RP 4. A common tool in education. A significant plunge in the price of an RP machine will make it possible for even the most budget-strapped schools to claim ownership. With special educational offers, hundreds of public and private schools throughout the U. S. will purchase an inexpensive, but impressively functional, 3-D printer. 5. Intolerance for the three Hs. Hazards, hassles and headaches will not be tolerated. 6. The Internet takes hold of RP transactions. Overburdened project engineers will not have the luxury of spending days to secure quotes, outsource prototypes and manage the supply chain. Using the wide-reaching power of the Internet, corporations will gain confidence that they are receiving the best value for their money. 7. In living color. The preference for color is obvious color photography, color charts and graphs, color monitors and color CAD models. Color enhances the communication potential for RP. The results of finite element analysis are being applied to RP using Z Corp. s Z402C color 3-D printer. The effect is an easily interpreted FEA stress plot. 37 FUTURE OF RP 8. Digital supercedes physical. Already, digital models (e. g. CAD solid modeling) have reduced the need for physical models and prototype parts. Today, companies routinely produce multiple versions of a new design, digitally, before it is fabricated. As CAD and computer simulation tools improve, and as product development teams are forced to further reduce time-to-market, the number of prototypes will shrink. 9. Unthinkable applications emerge. The vast array of potential applications is exciting. Organizations will rely on methods of RP for sculpture, architecture, mold flow analysis, molecular modeling and a wide array of other interesting and unusual uses. Breakthrough applications have already emerged. RP has been used in forensics to solve murder mysteries it is a critical component in creating invisible braces for orthodontics and it has helped those in dire medical situations. 10. RP translates to Rapid Production. Perhaps solid freeform fabrication is a better term to describe the class of technology that we today refer to as RP. Indeed, rapid prototyping is the single largest application of this technology, but it can extend well beyond prototyping. In six years, companies will routinely use methods of RP for the production of manufactured parts. Investigations are already under way for the appropriate use of RP to manufacture relatively small parts in volumes of hundreds and even thousands. Mass customization - should it ever be realized - will most likely rely on some form of the technology that we know today as rapid prototyping. 38 Rapid Prototyping Tooling Service Providers Accelerated Technologies, Inc. (ATI) Visual models, functional prototypes, and tooling capabilities 16 SLS and SLA machines. AeroMet Laser additive manufacturing of titanium alloy structures. Aerosport CNC milling, stereolithography, RTV molding, vacuum forming, fiberglass and composites, custom finishing, 3D modeling, industrial design, and mechanical engineering. Aristo Cast Producer of investment castings, including low volume prototypes and high volume production quantities. Arptech Uses Genisys Xs to produce physical models from CAD data located in Australia. ARRK Product Development Rapid prototyping, CADCAM, CNC, machining, fabricated prototypes, vacupressure molding, and complete product finishing. Applied Rapid Technologies Corp 3D design services, stereolithography, vacuum cast urethane parts, and rapid bridge tooling for injection molded plastics. Automated 3D Modeling Rapid production of accurate models from CAD systems suitable for prototypes and rapid tooling owns and operates Rapid ToolMaker from Sanders Design International. Bastech CAD, engineering, SLA, SLS, plastic and metal reproductions, prototype tooling, and short-run injection molding. Bertrandt German company with a wide range of services for the complete development of an automobile. 39 Rapid Prototyping Tooling Service Providers CAM-LEM Uses a special lamination process to manufacture components, prototype molds, and tooling in metal or ceramic directly from a 3D CAD file. C. ideas FDM services. Clinkenbeard Associates Rapid prototyping, tooling, CNC, castings. Conceptual Reality SLA, FDM, SLS, composite, kirksite, silicone rubber, zincaluminum plaster casting, spray metal, sand casting, injection molding, cast urethane, and investment casting. Design Prototyping Technologies SLA, SLS, urethane and rapid metal castings, composite tooling. Eagle Design Technology Assist industry in the designbuild process from, prototype to production. Ekco Plastics SLA, FDM, LOM, design services, rapid tooling, mold design, moldmaking, plastics molding, and seminars. Engineering Manufacturing Services (EMS) 3D printed parts from Z Corps color machine. Experimental Factory Research, testing, demonstration, and service center in Magdeburg, Germany. Express Pattern Stereolithography parts, foundry patterns, and QuickCast investment casting patterns for a variety of foundries and manufacturers. FineLine Prototyping High-resolution small-spot stereolithography for the medical device and electrical connector industries. Fusion Engineering Rapid tooling and 3D prototyping for the plastic injection molding and die casting industries. Harvest Technologies Concept and functional models, investment and sand casting patterns, and patterns for soft tooling SLS, CNC. 40 Rapid Prototyping Tooling Service Providers Hoerdler Rapid Engineering German company offering laser sintering, stereolithography, aluminum-filled epoxy tooling, vacuum casting, and CNC machining. INCS A leading CAD and RP service and sales company in Japan. Javelin Architectural models, medical and anatomical prototypes, high-end CAD verification, sculpted art pieces, and invention concepts. Laser Innovations Third-party service and support of Coherent Ion laser systems and solid state laser system integration. Laser Reproductions Rapid product development SLA. M2 Systems Custom jewelry and product development services using CAD, an RP machine from Solidscape and CNC machining. Metalcast Engineering Plastic injection molding, stereolithography, machined models, and metal casting prototypes. Morris Technologies Prototyping, metal casting, and low volume manufacturing SLA, LOM. National RP Support Hardware and software support on all models of the SLA and peripherals. Paramount Industries Industrial design and mechanical and manufacturing engineering, complimented by product development and manufacturing services. PERIDOT Engineering service bureau that provides product and tool design and development. PML Virtual prototyping, tooling, digitizing, reverse engineering, and inspection LOM, FDM, CNC. ProtoCast Create aluminum, zinc, and magnesium prototype castings without the expense of hard tooling Protosys Technologies Private Limited CADCAM, RP, RTV silicone rubber tooling, and epoxy tooling in India. 41 Rapid Prototyping Tooling Service Providers Prototech Engineering Silicone rubber molding, spray metal tooling, and prototype metal castings SLA, LOM. Proto Technologies Urethane casting SLA, CNC. Quickparts Instant online quotes, RP, cast urethane parts, injection molded parts, die cast and sheet metal parts, and CNC machined prototypes. Rapid Prototyping Center First company in Finland to provide RP services. Rapid Solutions Silicone rubber tooling and epoxy tooling SLA. Rapid Tooling Technologies Rapid tooling inserts using the 3D Keltool process. 3Dimensional Engineering Engineering services, SLA, Actua, and rapid tooling. 3D-CAM Design, SLA, SLS, RTV tooling, CNC machined tooling, aluminum epoxy tooling, Zap tooling, urethane casting, injection molding, QuickCast, and sand casting. Shared Replicators SLA and FDM (with ABS, polycarbonate, and polyphenylsulfone). Solid Concepts Silicone rubber tooling, TrueCast epoxy tooling, and aluminum tooling SLA, CNC. Soligen Technologies Offers a process called Direct Shell Production Casting (DSPC) for metal castings. Specific Surface Advanced computer controlled technology called CeraPrint based on MITs 3D printing manufactures advanced filters and substrates for industrial and diesel exhaust applications. The Rapid Solution Design services, RP, RT, mold design, CAE, moldmaking, plastics molding, and seminars. The Technology House Project management, product design and development, engineering, and rapid prototyping. Xpress3D Instant on-line quoting for Z Corp. models and prototype parts. 42 REFERENCES httpatirapidtechterpservices. html httpwohlersassociates httpzcorp httpnait. orgjitArticlessteir120800.pdf httphome. att. netcastleislandfdmint. htm Rapid Prototyping Directory Comprehensive directory Worldwide Guide to Rapid Prototyping Listings for about 500 service bureaus, as well as other RP reference information. photopolymer httpltk. hut. fikoukkaRPrptree. htmlSL 43 Bradleys LOM System Helisys (1991 - 2000)A staple at the early rapid prototyping shows, Helisys consistently drew large, interested crowds to its LOM technology. Through the years, Helisys had placed more than 375 systems into service. Yet, in November 2000, the company folded. Helisys challenges came from two different directions - technological and marketing. Like Cubital and BPM, Helisys had some reliability and maintenance issues in the earlier years. Although they worked to overcome the problems and did so successfully, the reputation stuck. You can still hear people state, Wasnt that the company whos machines caught fire In the small world of rapid prototyping, reputations are quickly created and difficult to shed. The business mistake that Helisys failed to see was that they did not heed the tenet to find a niche and conquer it. The LOM process was best suited for thick walled applications, like patterns for sand or investment casting. But, the market was demanding functional prototypes and prototypes for injection molded products. Helisys was quick to proclaim me too. Trying to be everything to everyone caused Helisys to lose its focus on the companys core competency. It also caused them to sell systems into unsuitable environments. This, in turn, created dissatisfied customers - another reputation that was hard to shed. In the later years, Helisys regrouped and retrenched to return to the application that had created earlier success. But it was too late.
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