Die Wahl des richtigen 3D-Scanners: Genauigkeit, Scanvolumen und Preis

3D-Scannen nimmt eine wichtige Rolle am Anfang und am Ende von 3D-Fertigungsabläufen ein. Ingenieure, Produktdesigner, Forscher und andere Experten verwenden 3D-Scanner als schnellere und effizientere Methode zur Konstruktion digitaler Modelle, sei es durch die Integration vorhandener Designs durch Reverse Engineeringdie Digitalisierung handgeformter Tonmodelle oder die Referenzierung der genauen Form des menschlichen Körpers.

Nach der Fertigung können 3D-Scans verwendet werden, um die Präzision eines 3D-gedruckten Teils zu testen oder nach der Nutzung seine Performance zu prüfen: Der Scan eines verformten Teils kann deutlich machen, inwiefern das Design für die nächste Version weiterentwickelt werden muss.

Bei den zahlreichen Produktoptionen kann es schwierig sein, den richtigen Scanner zu wählen. In diesem Blogeintrag beleuchten wir mehrere wichtige Aspekte, die beim Kauf eines 3D-Scanners berücksichtigt werden sollten. Laden Sie unser Whitepaper für weitere Informationen wie zum Beispiel eine Flowchart zur Wahl des richtigen Scanners herunter.


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Wichtige Aspekte bei der Wahl eines 3D-Scanners

Preis vs. Genauigkeit bei 3D-Scans

Die Scangenauigkeit unterscheidet sich bei den einzelnen Scantechnologien erheblich, und größere Genauigkeit hat ihren Preis. Die erforderlichen Toleranzen Ihres fertigen Teils sind eine geeignete Richtlinie, um Ihre Genauigkeitsanforderungen an einen 3D-Scanner zu bestimmen.

Ein Vergleich zwischen den Herstellerangaben zu Genauigkeit und Preis von 20 3D-Scannern, die 2018 auf dem Markt verfügbar sind.

Ein Vergleich zwischen den Herstellerangaben zu Genauigkeit und Preis von 20 3D-Scannern, die 2018 auf dem Markt verfügbar sind.

Mit einer Genauigkeit im Bereich von 0,1 mm oder höher sind Laserscanner oder Streifenprojektions-3D-Scanner eine gute Ergänzung von 3D-Druckern mit hoher Auflösung. Der Form 2 Stereolithografie-(SLA)-3D-Drucker von Formlabs produziert Teile mit einer ähnlichen Genauigkeit und mit einem druckbaren Bereich, der mit dem Scanvolumen vieler Desktop-Laser-Scanner vergleichbar ist.

Definition: Sowohl Streifenprojektionsscanner als auch Laserscanner nutzen Lichtprojektion und eine versetzte Kamera, um Punkte auf einem gescannten Objekt in Dreiecke einzuteilen. Ein Laserscanner projiziert Laserlinien auf den Gegenstand, während bei der Streifenprojektion ein fokussiertes Streifenmuster von einem digitalen Projektor projiziert wird. Die Streifenprojektion kann aufgrund des fehlenden Rauschens von Specklemustern eine höhere Genauigkeit erzielen als Laserscanner.

Neben der Genauigkeit zwischen den gemessenen Punkten und deren tatsächlicher Position unterscheiden sich Scanner auch hinsichtlich der Auflösung, also dem Abstand zwischen den erfassten Punkten bei einer bestimmten Scanentfernung. Das bedeutet, dass Details auf dem gescannten Gegenstand, die kleiner sind als die Auflösung des Scanners, nicht erfasst werden.

Im Allgemeinen bietet Scannen durch Streifenprojektion die höchste Auflösung und Genauigkeit, die für gewöhnlich etwas höher ist als beim Laserscannen. Bei einigen Anwendungsfällen von 3D-Druck in der Kunst ist möglicherweise ein hoher Detailgrad erforderlich, während die Gesamtgenauigkeit weniger wichtig ist – besonders wenn das Teil nicht passgenau mit anderen Teilen einer Baugruppe kombiniert werden muss. In diesen Fällen ist Photogrammetrie eine herausragende kostengünstige Lösung, die es wert ist, berücksichtigt zu werden. Mehr dazu im nächsten Abschnitt.

Laser- und Streifenprojektionsscanner bieten hohe Genauigkeit, doch Reverse Engineering erfordert auch eine ausreichende Auflösung zur Erfassung kleiner Oberflächen. Photogrammetrie kann eine hohe Auflösung ermöglichen, doch die Genauigkeit ist für gewöhnl

Laser- und Streifenprojektionsscanner bieten hohe Genauigkeit, doch Reverse Engineering erfordert auch eine ausreichende Auflösung zur Erfassung kleiner Oberflächen. Photogrammetrie kann eine hohe Auflösung ermöglichen, doch die Genauigkeit ist für gewöhnlich geringer.

„Genauigkeit“ bezeichnet je nach Hersteller und Scantechnologie Konzepte, die sich im Detail unterscheiden. Beispielsweise hängt die Genauigkeit von Handscannern von dem Abstand zum Objekt und der Qualität der Scanrekonstruktion ab, während Desktop-Scanner eine einheitliche Genauigkeit innerhalb des begrenzten Scanvolumens haben. Wenn Sie einen 3D-Scanner für genaue Messungen kaufen möchten, stellen Sie sicher, dass Sie Gleiches mit Gleichem vergleichen.

Volumen und Abdeckung

Die Fläche, die ein 3D-Scanner erfassen kann, unterscheidet sich je nach Scanner sehr stark. Finden Sie einen Scanner, der Ihre Größen- und Auflösungsanforderungen möglichst genau erfüllt, da die Kosten für gewöhnlich mit dem Scanvolumen zunehmen.

Handscanner können manuell um das Objekt geführt werden und weisen geringere Größeneinschränkungen auf als Desktopmodelle. Die meisten kostengünstigen Scanner können Objekte von der Größe eines Basketballs bis zu einem ganzen Raum erfassen. Hochwertige Handscanner bieten sogar einen noch breiteren Größenbereich und füllen die Lücke für alle Objekte, bei denen genaue Messungen erforderlich sind, die aber nicht in einen Desktop-Scanner passen.

Handscanner können Objekte auch beinahe in Echtzeit erfassen, wodurch Sie sich gut für die Messung an Menschen für ergonomische und medizinische Anwendungen eignen (wobei sich das Modell nicht vollständig ruhig hält).

Scanner können das Objekt drehen, um verdeckte Bereiche zu erfassen. Rote Bereiche sind verdeckt und fehlen in einem Scan. Bereiche mit einem tiefen Relief sind für einen Drehteller mit einer Achse aufgrund der Verdeckung kaum vollständig zu erfassen.

Scanner können das Objekt drehen, um verdeckte Bereiche zu erfassen. Rote Bereiche sind verdeckt und fehlen in einem Scan. Bereiche mit einem tiefen Relief sind für einen Drehteller mit einer Achse aufgrund der Verdeckung kaum vollständig zu erfassen.

Wenn ein Bereich des Modells vom Scanner nicht erfasst werden kann, entsteht ein Loch im Modell. Sie können kleine fehlende Abschnitte mit den meisten Scan-Programmen automatisch reparieren, um ein 3D-druckbares Modell zu erzeugen. Jedoch bilden reparierte Löcher das ursprüngliche Modell selten genau ab.

Bei vielen Scannern kommen Drehteller zum Einsatz, um den Erfassungsbereich zu vergrößern. Die Ausgereiftheit des Drehtellers bestimmt, wie leicht und vollständig ein Objekt erfasst wird: Bei einigen Scannern kann das Objekt auf mehreren Achsen gedreht werden, wodurch es sich von mehr Winkeln aus erfassen lässt. Dieses Merkmal ist beim Reverse Engineering von Kunststoffteilen mit Vertiefungen und Rippen wichtig, die sich aus einem einzigen Winkel nicht erfassen lassen.

Kostengünstiges Scannen

Die hohen Einstiegskosten für Laser- und Streifenprojektions-Scannsysteme können unerschwinglich sein, doch es gibt viele kostengünstigere Systeme. Können kostengünstige Scansysteme bei realen Anwendungen die erforderliche Leistung bringen? Ja: Nicht alle Anwendungsfälle erfordern eine hohe Genauigkeit, und kostengünstige Scanner können einzigartige Vorteile wie Geschwindigkeit und Scangröße bieten, wodurch sie zu einer interessanten Option werden.

Es gibt drei Hauptkategorien von kostengünstigen Scannern: Infrarot-Tiefenkameras, Photogrammetrie- und Desktop-Laserscanner für Einsteiger.

Tiefenkameras wie Structure Sensor, Sense Scanner und iPhone TrueDepth projizieren eine Infrarot-Punktwolke, um eine 3D-Szene abzutasten. Tiefenkameras sind benutzerfreundlich und stellen die kostengünstigste Scanoption da, doch ihre Genauigkeit und Auflösung ist niedrig, häufig größer als 1 mm, und filigrane Details gehen gewöhnlich verloren. Große Objekte können mit Tiefenkameras erfasst werden, aber die Genauigkeit nimmt mit der Entfernung zum Objekt und bei steileren Kamerawinkeln ab.

Bei der Photogrammetrie wird eine große Anzahl von Fotos automatisch analysiert, um ein 3D-Modell zu erstellen. Unter idealen Bedingungen kann der Detailgrad an den von Laserscannern heranreichen.3 Im Allgemeinen ist die geometrische Genauigkeit aufgrund des Fehlens von festen Referenzpunkten für die Kameraposition schlechter. Jedoch erfordert Photogrammetrie keine zusätzliche Ausrüstung neben einer Digitalkamera und Software, was sie zu einer attraktiven Option macht.

Sowohl Tiefenkameras als auch Photogrammetrie sind gute Lösungen zum Scannen großer Objekte, um 3D-gedruckte maßstabsgetreue Modelle zu erstellen. Die Genauigkeit reicht aus, um die Form des menschlichen Körpers zu erfassen, und sie können bei der Herstellung von Geräten mit personalisierter Ergonomie zum Einsatz kommen.

Verschiedene kostengünstige Laserscanner sind verfügbar, die auf ähnliche Technologien wie teurere Systeme zurückgreifen, wie der Matter and Form und der EORA. Diese Scanner eignen sich hervorragend, um kleine Objekte originalgetreu nachzubilden. Wie nicht anders zu erwarten ist die Genauigkeit von günstigen Laserscannern geringer als bei teuren laserbasierten Messscannern. Sie bieten jedoch eine ausreichende Detailtreue, um kleine dekorative Objekte oder Figuren nachzubilden, bei denen Genauigkeit nicht ausschlaggebend ist.

Wenn Sie nur gelegentlich 3D-Scans benötigen, können Scandienstleister Ihr Objekt scannen, in CAD-Dateien umwandeln und auf ihre Genauigkeit hin prüfen.

Digitale Arbeitsabläufe mit 3D-Scan und 3D-Druck

3D-Scanner und 3D-Drucker sind branchenübergreifend grundlegende Komponenten digitaler Arbeitsabläufe. Laden Sie unser Whitepaper herunter und sehen Sie sich unser Webinar an, um einen detaillierten Einblick in die Nutzung von 3D-Scannen zur Verbesserung d

3D-Scanner und 3D-Drucker sind branchenübergreifend grundlegende Komponenten digitaler Arbeitsabläufe. Laden Sie unser Whitepaper herunter und sehen Sie sich unser Webinar an, um einen detaillierten Einblick in die Nutzung von 3D-Scannen zur Verbesserung des Designs und der Fertigung von Teilen zu erhalten. Zusätzlich erklären wir Ihnen, wie Scantechnologieprozesse zusammen mit 3D-Druck effektiv im Maschinenbau, beim Reverse Engineering, dem Produktdesign und vielen weiteren angewendet werden können.

Um mithilfe eines 3D-Scanners nützliche 3D-druckbare Modelle zu erhalten, müssen Sie mit deren Output-Dateien umgehen können. Erfahren Sie, wie Sie Scans mithilfe von Reverse Engineering in clevere, 3D-druckbare CAD-Modelle umwandeln können.

Weitere Informationen über 3D-Drucker erhalten Sie hier: Einsteigerinformationen zur Stereolithografie-Technologie und begutachten Sie die fortgeschrittenen 3D-Druckmaterialien von Formlabs mit Ihren eigenen Augen mit einem kostenlosen 3D-Probedruck.

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