Den richtigen 3D-Scanner auswählen

Die in 3D-Scannern verwendeten Technologien sind die folgenden:

LiDAR-Scanner (Light Detection and Ranging)

3D-Scanner mit LiDAR-Technologie senden Laserimpulse aus und messen mit einem Sensor die Rücklaufzeit dieser Impulse, die vom Zielobjekt reflektiert werden, um die Entfernung zwischen ihm und dem Gerät zu messen. Auf diese Weise können sie eine dreidimensionale Punktwolke erstellen, die die Oberfläche des Objekts darstellt.

Laser-Triangulations-Scanner

Diese Technologie sendet einen Laserstrahl aus, der dann von dem Objekt reflektiert wird. Durch die Messung der Winkel zwischen der Quelle des Strahls, dem Objekt, auf das der Strahl fällt, und dem Sensor, der den reflektierten Strahl empfängt, ist es möglich, Entfernungen nach dem Prinzip der Triangulation mit großer Präzision zu berechnen.

Flugzeit-Scanner (ToF)

ToF-Laserscanner senden Lichtimpulse in Richtung des Objekts und messen die Zeit, die das Lichtsignal benötigt, um zum Scanner zurückzukehren. Mit diesen Informationen können Sie die Entfernung bestimmen und ein 3D-Bild des Objekts erstellen.

Phasenverschiebungs-Scanner

Diese Technologie basiert auf der Phasendifferenz zwischen dem ausgesandten Laserstrahl und dem vom Objekt reflektierten Strahl. Durch die Messung der Phasendifferenz zwischen den beiden Strahlen kann die Entfernung berechnet und ein 3D-Modell erstellt werden.

Strukturierte Licht-Scanner

Diese Scanner projizieren Lichtmuster auf das Objekt und erfassen die Verformung dieser Muster, um die dreidimensionalen Koordinaten der Oberfläche des Objekts zu berechnen.

3D-Scanner haben eine Vielzahl von Anwendungen in der Industrie:

Metrologie und Qualitätskontrolle

Dank ihrer Vielseitigkeit sind 3D-Scanner für die Messtechnik in der Lage, Teile aller Größen zu messen, von kleinen elektronischen Teilen bis hin zu großen Strukturen wie Flugzeugen und Schiffen. Sie ermöglichen präzisere Messungen, beschleunigen die Qualitätskontrollprozesse und erleichtern die Entwicklung innovativer Produkte in verschiedenen Sektoren.

Es gibt verschiedene Industriesegmente, die von der Verwendung von 3D-Scannern für die Messtechnik profitieren. In der Luft- und Raumfahrtindustrie werden sie zum Beispiel zur Messung von Präzisionskomponenten für den Flugzeugbau eingesetzt. Auch in der Automobilbranche werden sie eingesetzt, um die Qualität von Serienteilen zu kontrollieren.

Herstellung

Auch bei der Herstellung von Teilen und Ausrüstungen werden 3D-Scanner häufig eingesetzt, da ihre Präzision es ermöglicht, die Konformität der fertigen Produkte mit den Anforderungen der geltenden Normen und technischen Vorschriften zu bewerten.

In Laboratorien

Forschungs- und Entwicklungslabors verwenden 3D-Scanner für eine Vielzahl von Anwendungen. Sie sind sehr nützlich bei Reverse-Engineering-Projekten, entweder um Informationen über das Design eines bestehenden Produkts zu erhalten (auf der Grundlage seiner Vermessung und anschließenden dreidimensionalen Modellierung) oder um das Verhalten von Teilen unter bestimmten Bedingungen zu simulieren.

3D-Scanner Modell HP-L-8.9 von Hexagon Manufacturing Intelligence für Messarm und Reverse Engineering

Reverse Engineering aus 3D-Scannerdaten mit Berechnung in der REcreate Software von Hexagon Manufacturing Intelligence

Der Zweck der Verwendung eines Scanners besteht darin, ein digitales Modell eines Objekts zu erstellen, um Analysen durchzuführen, die es ermöglichen, eventuelle Mängel zu erkennen, Maße und Formen zu messen oder sogar die Eigenschaften des Produkts mit den für seine Herstellung festgelegten Toleranzen zu vergleichen.

Das Scannen erfolgt in der Regel mit einem manuellen Scanner. Manchmal wird es aber auch automatisch mit einem Knickarmroboter durchgeführt.

Es gibt drei Hauptelemente, die für den Digitalisierungsprozess unerlässlich sind:

• Eine Lichtquelle (blauer, roter oder weißer Laser), die je nach Scanner ein bestimmtes Lichtmuster auf das Objekt projiziert (bei blauem Licht wird das weiße Licht aus der Umgebung herausgefiltert).
• Eine oder mehrere Kameras lesen das Lichtmuster, das auf das Objekt projiziert und durch sein Relief verformt wird. Aus dem deformierten Bild dieses Musters wird das Modell des betreffenden Objekts erstellt.
• Ein Computer sammelt die Daten und bestimmt mithilfe trigonometrischer Berechnungen die Abstände zwischen den Punkten auf dem Bild.

Es gibt verschiedene Technologien und Techniken zur Erfassung und Messung der dreidimensionalen Geometrie eines Objekts in industriellen Anwendungen.

Dies sind die wichtigsten Schritte in diesem Prozess:

1. Erfassung von Daten des physischen Objekts: 3D-Scanner verwenden Datenerfassungsmethoden wie strukturiertes Licht, Laser, Infrarotlicht, Stereophotogrammetrie oder Computertomographie (CT), um die Oberfläche oder Struktur des Objekts zu digitalisieren.

2. Erstellung der Punktwolke: Die gemessenen dreidimensionalen Koordinaten werden kombiniert, um eine Punktwolke zu erstellen. Diese Punktwolke stellt die äußere Oberfläche des Objekts dar und enthält Millionen von Punkten mit ihren jeweiligen XYZ-Koordinaten.

3. Datenverarbeitung: Sobald die Punktwolke erstellt wurde, müssen die gewonnenen Daten verarbeitet werden, um Fehler oder Rauschen zu beseitigen, die durch Reflexionen, Schatten oder Interferenzen verursacht werden. Zur Filterung und Optimierung der Punktwolke wird eine spezielle Software verwendet.

4. Die Erstellung des digitalen 3D-Modells: Aus der bereits verarbeiteten Punktwolke erstellt das System ein vollständiges dreidimensionales Modell des digitalisierten Objekts. Dieses Modell kann aus einem Dreiecksnetz oder einem detaillierteren volumetrischen Netz bestehen, je nach der erforderlichen Präzision.

5. Analyse und Anwendung der Daten: Das digitale 3D-Modell kann für verschiedene Zwecke verwendet werden, z. B. für die Qualitätsprüfung, Reverse Engineering, Verformungsanalyse, Simulation, computergestütztes Design (CAD) oder 3D-Druck.

Die von 3D-Scannern erfassten Daten sind sehr genau und detailliert und bieten daher mehrere Vorteile:

Bessere Produktqualität: 3D-Scanner sind in der Lage, Daten mit einem hohen Maß an Genauigkeit zu erfassen und ermöglichen so zuverlässige und präzise Messungen von Objekten und Teilen. Sie tragen somit zu einer besseren Fertigungsqualität und einer besseren Einhaltung der technischen Anforderungen bei.

Vollständige Analyse: 3D-Scanner liefern vollständige Informationen über die Geometrie des Objekts und ermöglichen eine detaillierte Analyse von Abmessungen, Formen, Fehlern und anderen wichtigen Produktmerkmalen.

Schnelligkeit: 3D-Scanner digitalisieren ein Objekt in sehr kurzer Zeit, so dass ihr Einsatz die Qualitätskontrolle, das Reverse Engineering und die Produktdesignprozesse erheblich beschleunigt.

Bessere Qualitätskontrolle: 3D-Scanner erleichtern die Inspektion und Überprüfung, ob die Produkte den Sicherheits- und Qualitätsstandards entsprechen. So tragen sie zur Herstellung zuverlässiger Endprodukte bei, die den Anforderungen entsprechen.

Kostensenkung: Da sie in der Lage sind, Defekte an Teilen schnell zu erkennen, bevor sie verwendet werden, tragen 3D-Scanner dazu bei, Materialverschwendung zu reduzieren und Fehler zu vermeiden, die kostspielig sein könnten. Sie reduzieren auch die Produktionszykluszeit und damit die Herstellungskosten.

Optimierung von Fertigungsprozessen: Die von Scannern gelieferten Daten ermöglichen es auch, die Phasen des Fertigungsprozesses zu identifizieren, die verbessert und optimiert werden können.

Reverse Engineering: 3D-Scanner werden zur Erstellung präziser 3D-Modelle bestehender Objekte verwendet, was den Reverse-Engineering-Prozess erleichtert und es ermöglicht, Komponenten mit großer Präzision zu reproduzieren oder zu verändern.

Automatisierung: Bestimmte Mess- und Prüfvorgänge können automatisiert werden, wodurch die Abhängigkeit von manuellen Messmethoden, die anfälliger für menschliche Fehler sind, verringert wird.

3D-Druck: 3D-Scanner können in Verbindung mit 3D-Druckern verwendet werden, um Prototypen oder maßgeschneiderte Teile zu erstellen.

Die Wahl eines 3D-Scanners hängt von mehreren Faktoren ab. Im Folgenden haben wir die wichtigsten für die Wahl des 3D-Scanners, der Ihren Anforderungen am besten entspricht, aufgeführt.

Präzisionsniveau: Bestimmen Sie, welches Präzisionsniveau Sie für Ihre Messungen benötigen. Bestimmte Anwendungen erfordern eine sehr hohe Präzision, während für andere eine geringere Präzision ausreicht. Entscheiden Sie sich für einen hochpräzisen 3D-Scanner, wenn Sie präzise Messungen vornehmen müssen.

Größe und Art der Objekte: Es ist wichtig, dass Sie einen 3D-Scanner wählen, der für die Größe und Komplexität der Objekte, die Sie digitalisieren möchten, geeignet ist. Einige Scanner sind für kleine Objekte mit feinen Details geeignet, während andere für die Digitalisierung großer Strukturen konzipiert sind.

Scangeschwindigkeit: Bestimmen Sie die Geschwindigkeit, mit der Sie die Objekte scannen müssen. Einige Scanner sind schneller als andere, was in Branchen mit hohem Produktionsaufkommen von entscheidender Bedeutung sein wird.

Art der Oberfläche: Stellen Sie sicher, dass Sie einen 3D-Scanner wählen, der für die Art der Oberflächen geeignet ist, die Sie scannen möchten (reflektierend, dunkel, glatt, rau usw.).

Art des Materials: Einige Scanner sind für bestimmte Arten von Materialien nicht geeignet. Stellen Sie sicher, dass Sie einen Scanner wählen, der die Materialien der Objekte, die Sie digitalisieren möchten, richtig verarbeiten kann.

Scantechnologie: Es gibt verschiedene Arten von 3D-Scannern: strukturiertes Licht, Laser, Photogrammetrie.

Tragbarkeit: Wenn Sie Objekte an verschiedenen Orten oder an schwer zugänglichen Stellen digitalisieren müssen, entscheiden Sie sich für einen 3D-Scanner, der tragbar und leicht zu transportieren ist.

Software: Vergewissern Sie sich, dass die Datenverarbeitungssoftware des 3D-Scanners mit anderen CAD/CAM-Tools kompatibel ist, die bereits in Ihrem Unternehmen eingesetzt werden, um den Arbeitsablauf zu erleichtern. Bevorzugen Sie eine ausgefeilte und intuitive Software, damit Sie das Potenzial des 3D-Scanners voll ausschöpfen können.

Preis: Der Preis kann von einem Modell zum anderen erheblich variieren.