3D-Scanner und die 3D Modell Acquisition

Ein dreidimensionaler Scanner oder 3D-Scanner ist ein Gerät, dass eine Digitalisierung und Erfassung in 3D ermöglicht und dazu verwendet wird, um 3D-Scans zu realisieren. Dabei werden Daten über ein physisches Objekt gesammelt, im Besonderen über seine Form und Textur. Ein 3D-Scanner wird oft verwendet, um 3D-Zusammenfassungsdateien zu erzeugen, insbesondere für den 3D-Druck.

Artec 3d scanner example
Beispiel für einen manuellen Artec 3D-Scanner (Bildquelle: Artec group)

Die verschiedenen 3D-Scanner-Technologien

Verschiedene 3D-Scanner-Technologien erschienen in den 80ern auf dem Markt. Sie werden allgemein in 3 verschiedene Familien eingeteilt:

  • Laser-Triangulation
  • 3D-Scannen durch Time-of-Flight-Erfassungen
  • 3D-Scannen von Phasenfeldern

Diese 3 Technologien können für ein effektiveres Ergebnis kombiniert werden.

Im Falle der Laser-Triangulation projiziert der Scanner ein Gitter oder Schachbrettmuster, und eine Kamera misst die Deformierung des Gitters aus einer bestimmten Entfernung zur Laserquelle. Der Reflexionswinkel wird interpretiert, um die Maße des Objektes zu bestimmen.

Es gibt viele Arten von Geräten: ortsgebundene oder mobile Geräte, manuelle oder automatische Geräte. Um mehr zu erfahren, haben wir ein 3D-Scanner Handbuch erstellt, das Sie auf unserem Blog finden können.

Triangulation scanner
Illustration der Triangulations-Operation eines Scanners

Das Rekonstruieren einer 3D-Datei von einem 3D-Scan

Unabhängig von der 3D-Scan-Technologie, die verwendet wird, folgt dieser unvermeidlich ein Schritt der Datenverarbeitung. Der Zeilenscan und/oder die Bilder, die von der Kamera gemacht werden, werden miteinander kombiniert, um ein Streudiagramm mit Hilfe spezifischer 3D-Software wie Geomagic zu schaffen. Verschiedene Schritte sind häufig erforderlich, um eine nutzbare 3D-Datei zu erhalten. Diese beinhalten:

  • Das Entfernen parasitärer Elemente
  • Manuelle oder automatische Positionierung zwischen 3D-Bilder, um das Objekt zu rekonstruieren
  • Letzte Anpassungen des Objektes
  • Das Auffüllen von Löchern
  • Das Verbessern der Mesh-Qualität
  • Das Ausführen von notwendigen Reparaturen

Nach Abschluss dieser Schritte können Sie die Daten entweder als Volumen-Datei oder als Mesh exportieren. 3D-Scan-Software-Programme ermöglichen es oft, in verschiedene Formate zu exportieren, wie STL, OBJ, WRML usw.

  • Reverse Engineering, die Nachkonstruktion eines 3D-gescannten Objektes

Die 3D-Scanschritte können durch die Nachkonstruktion des Designs des gescannten Objektes nachverfolgt werden, was das Remodellieren des gescannten Objektes mit der Nutzung von CAD-Software beinhaltet. Der Nutzer erhält somit ein 3D-Modell, das im Anschluss verändert werden kann. Moderne CAD-Software bietet ein automatisches Redesign des Objektes an.

3D scan uploaded on sculpteo

Illustration eines bei sculpteo.com hochgeladenen Scans

Die wichtigsten Anwendungen von 3D-Scannern im 3D-Druck

3D-Scanner werden seit vielen Jahren im Bereich der Medizin, des Gebäudebaus und bei öffentlichen Baumaßnahmen verwendet. In der Industrie finden 3D-Scans Anwendung, wenn es um Messungen, Qualitätskontrollen oder dreidimensionale Analysen geht. Sie werden auch bei der Analyse struktureller Missbildungen benutzt oder um einen Plot wiederherzustellen.

Die 3D-Rekonstruktion von einem 3D-Scan ausgehend ist ein unbestreitbarer Vorteil für den 3D-Druck, da diese Technik zum Erstellen von 3D-Dateien benutzt wird, ohne die Phase der 3D–CAD-Modellierung durchlaufen zu müssen.

Einige der häufigsten Anwendungen für den 3D-Scan ist das Scannen von Menschen für den Druck von 3D-Figuren, das Scannen von Teilen für Reverse Engineering oder der 3D-Druck von 3D-Elementen von medizinischen Scans.

Allerdings sind einige Objekte leichter zu scannen als andere:

  • Ortsgebundene Objekte
  • Kleinere Objekte
  • Undurchsichtige Objekte

Reflektierende Oberflächen oder sehr dunkle Objekte sind schwieriger zu scannen. Eine mögliche Lösung besteht darin, sie mit einer feinen Pulverschicht zu bedecken, wie Talk. Eine weitere Herausforderung ist, dass das Innere eines Objektes nicht gescannt werden kann. Der 3D-Scan kann dann als ein erster Schritt zur Wiederherstellung der allgemeinen Form eines Objektes und als Basis für eine anschließende 3D-Modellierungdienen. Einige 3D-Software-Programme sind besser für die Handhabung von gescannten 3D-Dateien geeignet, wie MeshLab oder Meshmixer(Links folgen). Um mehr zu erfahren, sehen Sie sich bitte unser Video “Fragen Sie den 3D-Designer” an, welches erklärt, wie Sie mit gescannten 3D-Dateien umgehen sollten, und Ihnen zeigt, wie man diese reinigen und reparieren kann, um sie für den 3D-Druck nutzbar zu machen.

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