• 3D Scan / Reverse Engineering

3D Scannen

Wir können auch andersrum.
Von real zu digital.

Problemloses 3D Scanning großer Objekte und komplexer Formen ermöglicht unser 3D Scanner GOM ATOS Triple Scan. Präzise und schnell erfasst er dreidimensionale Daten der gesamten Baugeometrie und liefert komplette Form- und Maßanalysen. Ein Anwendungsbeispiel dieses High-Tech Gerätes stellt das 3D Scannen von Designmodellen dar. Vom Claymodell bis zur Ureolform über Prototypen (Rapid Prototyping) oder Serienteile können gescannt und anschließend mit dem Lasersinterverfahren (SLS) oder 3D Druck hergestellt werden.

3D Scan – unsere Leistungen

  • Innovative sowie mobile Projektions- und Messtechnik, ausgestattet mit modernsten Sensoren gewinnt detailgenaue und vollständige Scandaten
  • Berührungslos und hochpräzise sind unsere Made in Germany-Instrumente bei beliebig komplexen Außen- und Innengeometrien wie auch großvolumigen Objekten und Anlagen auf dem (Außen-)Posten.
  • Selbst lackierte, spiegelnde Oberflächen sowie weiche Flächen, scharfe Kanten und feinste Strukturen werden erfasst
  • Die gewonnenen STL-Daten (Polygonmodell) lassen sich für die weitere Nutzung parametrisiert und in allen gängigen CAD-Datenformaten zur Verfügung stellen, womit die Prozesskette zwischen Digitalisierung und Ihrem CAD-/CAM-System geschlossen wird
  • Der herausragende wirtschaftliche Vorteil liegt in der großen Schnelligkeit der Datengenerierung bei gleichzeitig höchster Merkmalsgenauigkeit; als ob die Reproduktion im CAD-System modelliert wurde, analysiert und extrahiert unsere Flächenrückführung die Geometrieelemente, generiert Regelkörper und -flächen, erstellt, schneidet oder verbindet Freiformflächen und verifiziert schließlich die Qualität
  • Wir verstehen uns als Ihr innovativer Dienstleister und bieten Consulting auf höchstem Niveau.

Die Reproduktion und Adaption von Bauteilen, von Designobjekten oder alter Produkte, der keine oder unvollständige CAD-Daten vorliegen; die z. B. erstbemusternde 3D Inspektion für den Soll-Ist-Vergleich von Bauteil- und CAD-Daten; Verschleißermittlungen; Digitalisierungen für virtuelle Anwendungen oder die Qualitätsprüfung von Lieferanten: alles gute Gründe für beste Effizienz, mit der unsere 3D Scannen – und Flächenrückführungstechnologie in jeder Beziehung aufwartet.

Als Full Service-Partner begleiten wir Sie in allen Prozessstadien und koordinieren die notwendigen Maßnahmen vom Produkt- und Anlagendesign bis zum Prototypenbau Ihrer Vision. Selbstverständlich konsequent zielgerichtet, sprich: für neue Effizienz, Produktivität oder Benutzerfreundlichkeit. Design und Konstruktion werden von unserem Engineering zu einem systematischen Quality- und Successflow harmonisiert.

Selektives Lasersintern ist das lasergestützte Kernverfahren, das additiv, durch Schichtbauweise, über das größte Potenzial und Anwendungsspektrum im Rapid Prototyping verfügt. Erfolgsfaktoren wie Flexibilität, Effizienz und Innovationskraft prägt es damit maßgeblich. In einem persönlichen Gespräch beraten wir Sie im Detail und versprechen eine optimale Zielerreichung!

3D-Scannen Smart Engineering
3D-Scannen Smart Engineering

Was ist 3D Scannen?

Ein dreidimensionaler Scanner bzw. das 3D Scannen ermöglicht es Ihnen, dass Sie Objekte digitalisieren und in 3D erfassen können. Dabei werden beim 3D Scannen Daten über ein als Vorlage dienendes physisches Objekt gesammelt; im Fokus stehen hier vor allem seine Form und Textur. Gerade für den 3D Druck ist das 3D Scannen bzw. sind Daten dieser Art die Grundvoraussetzung, um ein entsprechendes Bauteil bzw. Modell ausdrucken zu können. Diesbezüglich erstellen Sie beim 3D Scannen eine Art 3D Zusammenfassungsdatei, die sämtliche für den 3D Druck relevanten Informationen enthalten.

Während zum Beispiel beim 2D Laserscanning der Schwerpunkt auf der digitalen Erfassung der jeweiligen Konturen von Gegenständen liegt, liefert das 3D Scannen ein vollständiges Abbild des Scanobjektes bzw. der Messszene. Dies erfolgt in Form einer dreidimensionalen Punktwolke. Anhand dieser Punktwolke kann der jeweilige Anwender dann beispielsweise Winkel, Längen oder andere Einzelmaße bestimmen. Möglich ist es beim 3D Scannen aber auch, aus dieser Punktwolke mit visuellen Dreiecken eine geschlossene Oberfläche zu konstruieren. Dieser Vorgang wird auch als Meshing oder Vermaschung bezeichnet.

Moderne und qualitativ hochwertige 3D Scanner erzielen dabei eine explizite Punktgenauigkeit von bis zu einem Millimeter. Funktioniert das 3D Scannen im Hinblick auf die Festlegung der Entfernung auf Basis des Impuls- oder Phasenmessverfahrens, speichert er in der Regel zusätzlich auch noch den entsprechenden Reflexionsgrad des Laserlichtes ab. Wenn Bedarf besteht, können beim 3D Scannen die Punktwolken auch in Kombination mit einer internen oder externen Digitalkamera mit photorealistischen Texturen gezielt versehen werden.

Das 3D Scannen wird bereits seit etlichen Jahren im Bereich Bau und Restaurierung respektive Architektur oder auch in der Medizin bzw. im Gesundheitswesen verstärkt angewendet. Aber auch in der Industrie genießt das 3D Scannen schon lange einen hohen Stellenwert. So finden Sie entsprechende 3D Scanningtechnologien gerade dann im industriellen Bereich, wenn es für Unternehmen oder Institutionen um Verwendungszwecke wie Qualitätskontrollen, Messungen und zum Beispiel dreidimensionale Analysen geht. Zudem kommt das 3D Scannen auch bei der Analyse struktureller Mängel oder Missbildungen zum Einsatz, um einen Plot wiederherzustellen.

Das 3D Scannen ermöglicht es dabei, dass Sie eine 3D Rekonstruktion von Objekten und Artefakten realisieren können. Dies stellt gerade für den 3D Druck einen eminenten Vorteil dar. Denn dank dieser Technologie lassen sich – immer ausgehend von einem 3D Scan – 3D Dateien erstellen, ohne dass Sie auf eine 3D CAD Modellierung zurückgreifen müssen. Dies bringt sowohl zeitliche Vorteile als auch eine Kostenersparnis gegenüber herkömmlichen Verfahren mit sich. Als exemplarische Beispiele im Hinblick auf das 3D Scannen und die Einsatzbereiche gelten gerade das Reverse Engineering oder eben der 3D Druck von dreidimensionalen Elementen bzw. Komponenten.

Allerdings sind beim 3D Scannen vergleichsweise dunkle Objekte und reflektierende Oberflächen in der Regel schwieriger zu scannen. Um ein solches Problem beim 3D Scannen zu umgehen bzw. zu lösen, können Sie als Anwender aber zu entsprechenden Hilfsmitteln greifen. So besteht beim 3D Scannen eine mögliche Lösung darin, die zu scannenden Objekte oder Artefakte gezielt mit einer feinen Pulverschicht vollumfänglich bzw. im Messbereich zu bedecken; als Material hierfür bietet sich etwa Talk an. Eine weitere Herausforderung beim 3D Scannen besteht darin, dass Sie das Innere eines Artefakts oder Objektes nicht scannen können. In diesem Fall dient das 3D Scannen als ein erster Schritt zur Wiederaufbereitung und Wiederherstellung der ursprünglichen oder auch allgemeinen Form eines entsprechenden Objektes. Somit fungiert das 3D Scannen als entscheidende Basis für eine avisierte 3D Modellierung. Realisiert wird das 3D Scannen dabei grundsätzlich mit Hilfe von Software Programmen. Allgemein bekannte und oft genutzte Anwendungen sind zum Beispiel Mesh Lab, Morphi, 3D Slash, Leopoly, Meshmixer oder Sculpteo.

3D Scannen: Ausgabeformate

Das 3D Scannen hat allerdings nicht nur den Vorteil, Ihnen maßgeschneiderte Dateien für Ihre spezifischen Anwendungen zu liefern. Vielmehr ist das 3D Scannen auch im Hinblick auf die Ausgabeoptionen in keinster Weise limitiert. Denn die möglichen digitalen Ausgabeformate bieten Ihnen beim 3D Scannen eine eminent vielfältige Bandbreite an Möglichkeiten. So können Sie die fertigen 3D Scan Daten problemlos für alle gängigen Arten der Druckfertigung, der Visualisierung sowie auch der Analyse gezielt nutzen.

Ausgabeformate für die Punktwolke

Das 3D Scannen wird gerne auch für die Bestandserfassung respektive für die 3D-Dokumentation genutzt. Vom Ablauf her sendet der Laserscanner beim 3D Scannen einen entsprechenden Laserstrahl aus, der von der jeweiligen Umgebung reflektiert wird. Aus den Winkelposition der Teilkreise (horizontal sowie vertikal) sowie aus der Laufzeit des Lasersignals werden diesbezüglich die räumlichen Koordinaten der jeweils spezifischen Einzelmessungen bestimmt. Moderne und qualitativ hochwertige 3D Laserscanner erfassen dabei innerhalb kürzester Zeit etliche Millionen von einzelnen Messungen. In ihrer Gesamtheit werden diese Einzelmessungen beim 3D Scannen als Punktwolke bezeichnet. Diese Punktwolke bietet Ihnen einen digitalen Abdruck der Realität. Weiterführend können Sie beim 3D Scannen auch reduzierte oder vernetzte Polygonmodelle, parametisch oder nicht parametische Flächenmodelle erstellen sowie die Flächenrückführung bzw. die Falschfarbenstellung generieren.
Folgende Ausgabeformate für die Punktwolke, für die Polygon- und Flächenmodelle sowie für die Flächenrückführung gelten im Hinblick auf das 3D Scannen diesbezüglich als etabliert:

Ausgabeformat OBJ

Das Programm Wavefront Advanced Visualizer existiert im Hinblick auf das 3D Scannen entweder im Binärformat (Dateiendung „mod“) oder im ASCII Format (Dateiendung „obj“). Dieses Dateiformat wird von nahezu allen Programmen erkannt bzw. akzeptiert.

Ausgabeformat PLY

Das Polygon File Format, in der Praxis rund um das 3D Scannen oftmals auch als Stanford Triangle Format bezeichnet, empfiehlt sich durch eine einfache Implementierung im Hinblick auf flexible Darstellungsmöglichkeiten von 3D Objekten bzw. Modellen. Zusätzlich zur eigentlichen Geometrie des jeweiligen Modells lassen sich beim 3D Scannen noch weitere Daten – wie zum Beispiel Farbwerte, Materialien, Zellen oder Kanten – speichern. Außerdem erlaubt es das Dateiformat, dass Bilddateien innerhalb der eigentlichen Datei referenziert werden.

Ausgabeformat DXF

Das sogenannte Drawing Interchange File Format wurde von der Firma Autodesk für das 3D Scannen entwickelt. Es handelt sich hierbei um ein CAD Format, das wiederum von der Anwendung AutoCAD erzeugt wird. Es gilt als erstklassige Lösung für das 3D Scannen bzw. für einen programmübergreifenden Datenaustausch von 3D-Grafiken, was nicht zuletzt an der Möglichkeit eines vergleichsweise leichten Exports und Imports der Daten in andere CAD Programme liegt. Bereits seit dem Release des Programms AutoCAD wird DXF mit jeder neuen Version funktionell erweitert. Auch dieses Ausgabeformat kann als Binärformat oder im ASCII erstellt werden.

Ausgabeformat 3DS

Auch das Programm Autodesk 3D Studio, das für die Animation und Modellierung von 3D Szenen geschaffen wurde, stammt von der Firma Autodesk. Es verwendet zum einen das ASCII Format (Dateiendung „asc“) und zum anderen auch das Binärformat (Dateiendung „3ds“). Strukturell besteht das 3DS Format aus Blöcken, in denen einzelne Dateielemente zusammenfasst sind. Diese Blöcke werden auch als Chunks bezeichnet. Sie können beliebig innerhalb einer Datei platziert werden und ermöglichen so eine ungemein flexible Anordnung.

Ausgabeformat STL

Dieses Kürzel steht für das Stereo Lithography Dateiformat. STL Dateien (Dateiendung „stl“) dienen dabei als explizite Schnittstelle zwischen dem vorhandenen 3D Drucker und Ihrem 3D Modell bzw. CAD Modell. STL fungiert quasi als die allgemein anerkannte Gemeinschaftssprache in der 3D Druck Branche. Allerdings transportiert das Ausgabeformat STL immer lediglich die Basisinformationen hinsichtlich der Form des Modells. Texturen werden dabei beim 3D Scannen keine übernommen. Diese müssen Sie dann separat auftragen, sofern Sie ein vollfarbiges Objekt erhalten möchten.

Ausgabeformat U3D

Universal 3D ist ein Ausgabeformat für das 3D Scannen bzw. für 3D-Daten, das bereits im August 2005 von der ECMA (European Computer Manufacturers Association) veröffentlicht und als ECMA-363 standardisiert wurde. So ist mit dem Ausgabeformat U3D ein universeller Standard für die Bearbeitung und Übertragung von dreidimensionalen Daten aller Art eingeführt worden, der einen herstellerübergreifenden Datenaustausch erlaubt.

Ausgabeformat IGS

Das Format Initial Graphics Exchange Specification ist ein oft gebräuchliches Format für 3D Vektorgrafiken. Alternativ wird dieses Ausgabeformat auch mit IGES abgekürzt.

Ausgabeformat STP

Abgekürzt wird das Format Standard for the Exchange of Product Model Data nicht nur mit STP, sondern häufig auch mit STEP. Hinter dieser Bezeichnung verbirgt sich ein ISO-Standard, wobei es eher der Produktmodellierung dient als ein Grafikstandard darzustellen. Allerdings sind im Part 24 die entsprechenden Rahmenbedingungen und Prämissen für geometrische Modelle bzw. Objekte spezifiziert. Dadurch können Sie eine Vektorgrafik aus der Darstellung eines modellierten Produkts ableiten bzw. generieren.

3D Scannen: Komponenten eines 3D Scanner

3D Scanner bestehen im Kern aus der Laserstrahleinheit und der Recheneinheit sowie aus Sensoren. Grundsätzlich lassen sich moderne 3D Scanner in zwei Gruppen einteilen:

  • Punkt- und streifenbasiertes 3D Scanner: Scanner dieser Art projizieren einzelne Streifen oder Punkte auf einen Gegenstand oder in einen Raum. Die jeweiligen Sensoren identifizieren dann die Projektionen. Via Triangulationsprinzip misst die Recheneinheit beim 3D Scannen dann den Abstand zu den Streifen bzw. Punkten; teilweise erschließt sich die Geometrie auch aus den jeweiligen Verformungsmustern. Diese Technik bietet eine vergleichsweise hohe Auflösung.
  • Lichtlaufzeitmessungs-basierte 3D-Scanner: Diese Geräte geben beim 3D Scannen auf das jeweilige Objekt oder etwa in den Raum einen gepulsterten Laserstrahl ab. Der Gegenstand oder die vorgegebenen Raumbegrenzungen reflektieren dann diesen Laserstrahl in diffusen Mustern. Mittels einer Empfangsdiode misst der 3D Scanner das rückreflektierte Licht, während die Recheneinheit den Abstand zu Begrenzungen oder Objekten ermittelt; dies geschieht anhand der Lichtlaufzeit. Der gesamte Scanvorgang beschert Ihnen zwar einen nur vergleichsweise geringen Zeitaufwand, aber die Auflösung ist geringer als beim punkt- und streifenbasierten 3D Scannen. Detailliert betrachtet sind vor allem folgende Scanner Komponenten entscheidend für den Scanvorgang:

Komponente A: Laserstrahleinheit bzw. Scankopf

Im so bezeichneten Scankopf wird der generierte Laserstrahl abgelenkt; dabei wird der jeweilige Ablenkungswinkel gemessen. Um den Laser bzw. Scankopf über die jeweilige Oberfläche von Objekten zu bewegen und diese abzutasten, greifen 3D Scanner auf elektronische Steuerungseinheiten zurück. Je nach 3D Laser gibt es diesbezüglich unterschiedliche Grundscanmodi.

Komponente B: Recheneinheit

Die Recheneinheit ist zum einen dafür verantwortlich, dass der erzeugte Laserstrahl mehrfach umgelenkt wird und so beispielsweise auf einen im Scanner integrierten und dabei rotierenden Spiegel trifft. Zum anderen ermittelt die Recheneinheit auch die Dichte der Messpunkte (hier: die Schrittweite). Hier sind Abtastraten möglich, die im Submillimeterbereich liegen. Zusätzlich werden der Horizontal- und Vertikalwinkel sowie eine bestimmte Raumstrecke gespeichert. Die 3D Koordinaten werden von der Recheneinheit dann auf Basis dieser Informationen berechnet.

Komponente C: Integrierte Kamera

Mittels einer integrierten Digitalkamera können kontrastreiche Bildinformationen im Hinblick auf die Scandaten aufgenommen werden. Qualitativ hochwertige Kameras sind grundsätzlich darauf ausgelegt, Bilder in Lichtverhältnissen mit extremen Unterschieden bei der Helligkeit aufzunehmen.

Komponente D: Software für das 3D Scannen

Jeder 3D Scanner benötigt eine kompatible Grafikbearbeitungs-Software. Mittels dieser kann der Scanvorgang bis ins Detail gesteuert werden. Entsprechende Programme garantieren somit für ein exaktes 3D Scannen sowie für eine gezielte und zuverlässige Datenverarbeitung.

3D Scannen: Wie funktioniert das 3D Scannen?

Von der Funktionsweise her wird beim 3D Scannen die Oberflächengeometrie von Objekten bzw. Gegenständen mittels Phasendifferenzen im direkten Vergleich zu einer Referenz, der Pulslaufzeit oder durch die gezielte Triangulation von Laserstrahlen in digitaler Form erfasst. Durch diese digitale Erfassung entstehen beim 3D Scannen eine bestimmte Menge von Abtastpunkten; diese werden zusammenfassend als Punktwolke bezeichnet. Im Zuge des Scanvorgangs werden die entsprechenden Koordinaten der gemessenen Abtastpunkte aus der Entfernung und den Winkeln in Bezug zum Gerätestandort, also zum Ursprung des Licht- bzw. Laserstrahls, ermittelt.

Grundsätzlich werden beim 3D Scannen dreidimensionale Körper digitalisiert. Dabei wird das zu scannende Objekt von einem aufgefächerten Laserstrahl abgetastet. Aus dem Bestrahlungs- bzw. Einfallswinkel des Laserstrahls, den Koordinaten des Drehtellers sowie den abgetasteten Auslenkungen entsteht dann ein Polygonmodell. Die Raumkoordinaten der festgelegten Abtastpunkte werden beim 3D Scannen anschließend zu einem digitalen Objektbild zusammengefügt, das aus einer Vielzahl an Dreiecken besteht. Die jeweilige Auflösung des dreidimensionalen Modells ist dabei abhängig von der Anzahl der Polygone. Wie viele Polygone letztendlich beim 3D Scannen zur Verfügung stehen, hängt immer von der Anzahl der abgetasteten Objektpunkte ab.

3D Scannen: Anwendungsbereiche

Das 3D Scannen eröffnet im Hinblick auf die Anwendungsbereiche weitreichende Möglichkeiten. Um Ihnen einen Überblick über die vielfältigen Einsatzchancen zu geben, haben wir wesentliche Einsatzbereiche im Folgenden zusammengefasst. Im Anschluss daran bieten wir Ihnen detaillierte Beispiele zu den wichtigsten Anwendungsbereichen.

Die wesentlichen Einsatzmöglichkeiten:

  • Digitale Archivierung.
  • Digitalisierung von Clay-Modellen.
  • Visualisierung
  • Basis für das Werkzeugdesign.
  • Vermessung von Formwerkzeugen.
  • Reverse Engineering.
  • Erstellung digitaler Daten für den 3D Druck.
  • Schnelle Prototypenfertigung.
  • Erstteilprüfungen.
  • Verschleißprüfungen.
  • Funktionalitätsprüfungen.
  • Molekularbiologie und Medizin bzw. Gesundheitswesen.
  • Vermessung von Guss- und Schmiedeeinheiten.
  • Vermessung von nicht mobilen bzw nicht transportierbaren Objekten.
  • Vermessung von Elastomeren oder anderen weichen Objekten.

Reverse Engineering

Das 3D Scannen ist mittlerweile fester Bestandteil der Nachkonstruktion in einem Unternehmen; dieser Prozess wird auch als Reverse Engineering bezeichnet. Hierbei handelt es sich um einen Vorgang, bei dem aus einem in der Regel industriell erstellten Produkt oder aus einem bereits bestehenden und fertigen System die jeweiligen Strukturen, die Verhaltensweisen sowie die Zustände untersucht werden, um letztendlich die einzelnen Konstruktionselemente zu extrahieren. Somit wird quasi aus dem fertigen Objekt wieder ein Plan bzw. eine Konzeption erstellt. Grundsätzlich entsteht durch das 3S Scannen im Rahmen des Reverse Engineering die Möglichkeit, das jeweils vorliegende Produkt bzw. System exakt abzubilden. Dieser Vorgang steht im Gegensatz zu der ebenfalls nach dem so bezeichneten Black Box Prinzip funktionellen Nachempfindung. Stattdessen wird beim auf dem 3D Scannen basierenden Reverse Engineering versucht, eine identische Kopie des jeweiligen Objekts zu erstellen, um eine Verifikation der zuvor gewonnenen Erkenntnisse und Einsichten zu ermöglichen. Diese via 3D Scan gefertigte Kopie bildet dann die Basis, um eine effektive Weiterentwicklung zu betreiben.

Entsprechende 3D Scan Lösungen helfen diesbezüglich dabei, um – vorzugsweise im Rahmen eben von Reverse Engineering oder auch dem schnellen Prototyping (hier: Rapid Prototyping) – bei allen möglichen Anwendungen die jeweils erforderlichen Daten ohne großen Aufwand und innerhalb kürzester Zeit zu verbessern. Qualitativ hochwertige 3D Scanner verbessern dabei die entsprechenden Arbeitsabläufe und liefern dabei garantiert exakte Ergebnisse; dies spart Unternehmen sowohl Zeit als auch Geld.

Industriedesign und Fertigung

In früheren Zeiten nahm das Abmessen von Produkten mit vergleichsweise komplexen respektive komplizierten Geometrien, die Entwicklung neuer Produktdesigns oder zum Beispiel auch die Automatisierung von Prozessen und Abläufen in industriellen Produktionsanlagen mehrere Tage oder sogar einige Wochen in Anspruch. Heute lassen sich Aufgaben dieser Art stets zeitnah und vergleichsweise mühelos durch die 3D Scanningtechnologie erledigen. So können die 3D Scanner heute nachhaltig genutzt werden, um die unterschiedlichsten Industrieobjekte bzw. -produkte schnell und mit einer explizit hohen Genauigkeit gezielt zu erfassen. Die Größe des Produkts spielt dabei keine Rolle. Die Bandbreite reicht hier von Maschinenkleinstteilen bis hin zu kompletten Turbinen. Das fertige 3D Modell können Sie anschließend in CAD & Cam Programme exportieren, entsprechend abmessen und wunschgemäß bzw. bedarfsgerecht verändern. Das Ziel ist es dabei, zum einen Leistung, Funktionalität und Design zu verbessern und zum anderen das überarbeitete Objekt in ein neues Produktsystem nachhaltig zu integrieren.

Gesundheitswesen

Gerade im Gesundheitswesen sind Verlässlichkeit, Individualität und Präzision erfolgskritische Faktoren. So erfordert zum Beispiel das Entwerfen speziell bzw. individuell angefertigter Orthesen und Prothesen eine absolut exakte Arbeitsweise, wobei die individuelle Anatomie des jeweiligen Patienten einer besonderen Aufmerksamkeit bedarf. 3D Scanner erweisen sich bei Vorhaben dieser Art längst als unverzichtbare Werkzeuge. Sie werden dabei vorzugsweise zur Erstellung genauer und schnell realisierbaren Scans von Körperteilen und ganzen Körpern eingesetzt. Auf Grundlage dieser exakten 3D Scans stellen die Techniker und Ingenieure maßgeschneiderte Modelle her. Moderne Scanner arbeiten dabei mit strukturiertem Licht, so dass ein Scanning Vorgang für die jeweils gescannte Person oder für das jeweils gescannte Körperteil keinerlei Gesundheitsrisiko darstellt.

Wissenschaft und Forschung

Auch Laboreinrichtungen, Forschungsinstitutionen oder zum Beispiel Hochschulen schätzen das 3D Scanning schon seit längerer Zeit als ein effektives bzw. wirkungsvolles Werkzeug. Im Fokus stehen hier vor allem die Möglichkeiten, zum Beispiel Artefakte noch sorgfältiger und intensiver zu untersuchen; dabei wird zudem das Risiko einer Beschädigung minimiert. Denn die entsprechenden Artefakte oder Objekte lassen sich via verschiedener Fertigungsverfahren – auf Grundlage des 3D Scans – als funktionsfähige Modelle erzeugen. Aber auch abseits der Anfertigung von Modellen oder zum Beispiel von Prototypen nimmt das 3D Scannen einen wichtigen Stellenwert im Bereich Wissenschaft und Forschung ein. Als exemplarisches Beispiel hierfür fungieren die weltweit führenden Museen. Denn diese nutzen das 3D Scannen, um Objekte und Artefakte zu digitalisieren. Diese digitalisierten Gegenstände werden dann in Online-Galerien präsentiert, so dass Akademiker, Kunstspezialisten und artverwandte Experten – absolut unabhängig von ihrem aktuellen Aufenthaltsort – leicht und zu jeder gewünschten Zeit Zugang zu den entsprechenden Sammlungen erhalten. Zudem erleichtern die digitalisierten Artefakte und Objekte die Analyse einzelner Objekte. Dies liegt daran, dass sich die aus dem 3D Scannen hervorgegangenen 3D Kopien in verschiedenen Auflösungen und aus allen Winkeln betrachten lassen. Originalexponate, die in Museen zumeist nur hinter Glas oder aus einem bestimmten Abstand heraus begutachtet werden können, bieten Ihnen diese Möglichkeit nicht.

Kunst und Design

Einen hohen Stellenwert genießt das 3D Scannen zudem in den Bereichen Kunst und Design, da es Künstlern aller Art nahezu unbegrenzte Möglichkeiten eröffnet, um ihre Ideen und Visionen zu realisieren. Dabei geht es nicht nur um die reine Digitalisierung von Daten, sondern das 3D Scannen wird hier grundsätzlich als vorbereitende Basis für die Fertigung von Objekten bzw. Modellen via unterschiedlichster Fertigungsverfahren genutzt. Zudem fungiert die 3D Scan Technologie auch als Entwicklungstreiber für die Film- und Videospielindustrie. So sind mittlerweile viele visuelle Effekte oder auch Stunts ohne den Einsatz des 3D-Scannings überhaupt nicht umsetzbar. In der Szene ist diesbezüglich bekannt, dass das 3D Scannen zum Beispiel neben vielen anderen Produktionen auch bei den Hollywood-Blockbustern World War Z, Jurassic World und Terminator Genisys explizit genutzt wurde.

3D Scannen: Vorteile

Das 3D Laserscanning bietet viele Vorteile, die diese Technologie gerade für Unternehmen derart attraktiv macht. So hat das 3D Scannen zum Beispiel die Dokumentationsmöglichkeiten im Ingenieurswesen bzw. in der Architektur, in der Denkmalpflege der in der Archäologie quasi revolutioniert. Auch in der Industrie haben die Vorzüge des 3D Scannings dafür gesorgt, dass diese Technologie immer öfter Anwendung findet und herkömmliche Verfahren ins Abseits drängt. So sorgt ein 3D Scanner für einen grundsätzlich reduzierten Messaufwand, bietet dabei aber eine sehr schnelle und vergleichsweise kostengünstige Dokumentation der Geometrie von Objekten bzw. Artefakten in extrem hoher Auflösung. Zudem bietet Ihnen das 3D Scannen umfangreiche Auswertungsmöglichkeiten rund um Punktwolken, Polygonmodelle, 3D CAD Modelle oder auch fotorealistische 3D Modelle.

3D Scannen: Ihre Vorteile auf einen Blick

  • Das 3D Scannen bietet – abhängig von der Qualität des jeweiligen 3D Players – eine Präzision von bis zu einer Auflösung von 0,03 mm; die entsprechende Wiederholungsgenauigkeit liegt bei etwa 0,05 mm.
  • Messungen und Berechnungen können zum Beispiel mit einem Handscanner auch an schwer zugänglichen Orten jederzeit erfolgreich durchgeführt werden.
  • Durch das 3D Scannen erhalten Sie die Möglichkeit, viel schneller vom Objekt zum Design und zur Serienreife zu gelangen. Mit herkömmlichen Methoden ist der Verfahrensweg weitaus langwieriger und mühevoller.
  • Das jeweilige Objekt kann beim Einsatz von qualitativ hochwertigen Scan Geräten beliebig bewegt werden, ohne dass Qualitätseinbußen zu befürchten sind.
  • Direkt nach Beendigung des jeweiligen 3D Scan Vorgangs stehen Ihnen die entsprechenden Daten für den weiteren Einsatz zur Verfügung.
  • In der Regel müssen Sie keine besonderen Vorbereitungen im Hinblick auf das Scan Objekt treffen.
  • Gegenüber taktilen Messverfahren erzielen Sie ein Kostenersparnis bis zu rund 50 Prozent.

3D Scannen: Geschichte und Hintergrundwissen

Der erste Digital Scanner wurde im Jahr 1957 vom NBS Mitarbeiter Russell Kirsch entwickelt. Als Beweis für die Funktionsfähigkeit scannte er ein Bild von seinem Sohn Walden; die Auflösung betrug dabei 176 x 176 Pixel. Das 3D Scannen an sich entwickelte sich erst in den letzten beiden Jahrzehnten zu einer wichtigen Verfahrensweise im industriellen Bereich. Allerdings machte die 3D Scantechnologie bereits in den 1980er Jahren einen entscheidenden Schritt nach vorne. Denn zu dieser Zeit erschienen gleich eine ganze Reihe von verschiedenen 3D Scanner Technologien auf dem Markt. Aufgrund dieser neuen Technologien und der neuesten Erkenntnisse haben sich daraus drei unterschiedliche Sparten entwickelt:
– Zum einen entstand beim 3D Scannen der Bereich Laser Triangulation. Von der Verfahrens- bzw. Funktionsweise her projiziert hierbei ein Scanner eine Art Schachbrettmuster oder ein Gitter. Anschließend wird aus einer festgelegten Entfernung zur Laserquelle die Deformierung des Gitters vom Scanner gemessen. Um die Abmessungen bzw. Maße des jeweiligen Objektes exakt zu bestimmen, wird der Reflexionswinkel entsprechend interpretiert.
– Zum anderen stellt das 3D Scannen via Time of Flight Erfassungen (kurz: TOF) eine eigenständige Familie dar. Das TOF Verfahren ermittelt dabei die Abmessungen und das Aussehen von 3D Objekten – im Gegensatz zum Beispiel zur Stereometrie – über die Laufzeit sowie die Reflexion. Diese beiden Optionen zur Identifikation bzw. zum Ermitteln eines 3D Objekts werden immer von einzelnen Objektpunkten ausgelöst. Das gesamte Verfahren arbeitet dabei grundsätzlich mit einem gebündelten Lichtstrahl, wie zum Beispiel mit Infrarotlicht (kurz: IR). Der Lichtstrahl wird diesbezüglich von einem Sender ausgestrahlt und tastet das jeweilige Objekt während des Scanvorgangs punktweise ab.
– Zudem wurde in den 1980er Jahren das 3D Scannen von Phasenfeldern als eine eigenständige Kategorie deklariert.
In der Geschichte, vor allem aber im Hinblick auf die Weiterentwicklung expliziter 3D Scantechnologien, kommt dabei vor allem dem Phasenmessverfahren respektive dem Phasendifferenzverfahren eine große Bedeutung zu. Im Laufe der letzten Jahrzehnte konnten auf diesem Gebiet enorme Fortschritte erzielt werden. Dies macht sich zum Beispiel an den stark gestiegenen Messgeschwindigkeiten bemerkbar. Während in früheren Zeiten das Abtasten und Messen eine längere Wartezeit einforderte, erreichen moderne 3D Scanner mittlerweile Messgeschwindigkeiten von über einer Million 3D Messpunkte in der Sekunde. Auch die Arbeits- und Funktionsweise des Lasers hat sich innerhalb der vergangenen Jahrzehnte stark verändert. Dank stetiger Optimierungen strahlen aktuelle Scansysteme diesbezüglich schon lange einen kontinuierlichen Laserstrahl aus. Moduliert wird die jeweilige Amplitude des generierten Laserstrahls mit mehreren sinusförmigen Wellen, die über unterschiedliche Wellenlängen verfügen.