Comment choisir le meilleur scanner 3D : précision, volume et budget

La numérisation 3D occupe une place importante pendant tout le processus de fabrication 3D. Les ingénieurs, les concepteurs de produits et les chercheurs utilisent les scannners 3D pour être plus rapides et plus efficaces au début de la réalisation de modèles numériques, en intégrant des objets existants par rétro-ingénierie, en scannant des sculptures d'argile réalisées à la main, ou encore en reproduisant la forme exacte du corps humain.

Après la phase de fabrication, la numérisation 3D aide à vérifier la qualité et la précision de la pièce imprimée. Elle peut aussi révéler la façon dont la pièce a été déformée après utilisation et les endroits qui nécessiteront d'être renforcés dans les prochaines conceptions.

Étant donné le large choix de scanners, qui va des scanners 3D portables jusqu'aux scanners 3D de bureau, il peut être difficile de choisir celui qui vous convient en fonction de votre application et de votre budget. Dans cet article, nous détaillons les facteurs les plus importants à prendre en compte lors de l'achat d'un scanner 3D et vous présentons certaines des applications clés rendues possibles par la combinaison de la numérisation et de l'impression 3D.

De nombreuses technologies de numérisation sont proposées sur le marché, et chacune comporte des avantages et des inconvénients.

La triangulation laser utilise une lumière projetée sur l’objet pour prendre des millions de mesures (points) par seconde. La lumière reflétée par les points est enregistrée par le capteur du scanner afin de reproduire la forme de l’objet. Ces types de scanners sont en général les plus précis. Ils sont parfaits pour les pièces présenatnt de nombreux détails et des surfaces claires.

Mais les scanners par triangulation laser ont également leurs limites. Par exemple, cette technologie n’est pas utilisée dans la plupart des lasers portables, car les points laser doivent être projetés d’une source stable, qui doit de plus être proche de l’objet scanné. Les scanners à triangulation laser ne fonctionnent pas toujours sur des surfaces transparentes ou brillantes. Ils nécessitent généralement d’appliquer des marqueurs réfléchissants sur l’objet, qui doivent par la suite être retirés. En fonction des objets scannés, cela peut constituer un obstacle.

Enfin, les points laser peuvent être dangereux pour les yeux. Il est donc important de respecter les consignes de sécurité lors de scans corporels ou faciaux avec un système de triangulation laser, ou de consulter le fabricant du scanner pour vérifier que le dispositif est sans danger pour les yeux.

Les scanners à lumière structurée (également appelés scanners à lumière blanche ou scanners à lumière bleue) utilisent généralement un projecteur avec deux appareils photo disposés de chaque côté.De la lumière est projetée sur le composant scanné, les appareils enregistrent la façon dont les objets dévient la lumière, puis toutes ces images sont intégrées dans un seul instantané 3D.

Les scanners à lumière structurée sont disponibles en format fixe et portatif. Cette technologie est la plus couramment utilisé par les scanners 3D portatifs. Les scanners à lumière structurée sont souvent utilisés pour les applications médicales, car ils sont sans danger pour les humains comme pour les animaux, et donnent de bons résultats même si un objet n'est pas parfaitement immobile. Les scanners à lumière structurée traditionnels sont moins rapides que les scanners par triangulation laser.

Les appareils photo à détection de profondeur projettent un champ de points infrarouge (IR) pour capturer une scène en 3D. Ces appareils photo à détection de profondeur sont simples à utiliser et constituent l’option de numérisation la moins coûteuse, mais leur précision et leur résolution sont faibles, et de petits détails peuvent être perdus. Ils permettent de scanner des objets de grande taille, mais la précision diminue au fur et à mesure que la distance de l'objet augmente ou que l'angle de l'appareil photo devient plus raide.

La photogrammétrie désigne l’action de dériver des mesures précises à partir de photographies. Elle consiste à prendre un ensemble de photos superposées d’un objet, d’un bâtiment, d’une personne ou d’un environnement, et à les convertir en un modèle 3D à l’aide d’un certain nombre d’algorithmes informatiques. Il s’agit de la méthode la plus utilisée pour créer un scan 3D avec un smartphone, car les appareils photo des téléphones modernes sont capables de capturer et de combiner un grand nombre de photos. La photogrammétrie est la méthode la moins chère et la moins précise pour créer des impressions, et à ce titre, elle ne doit pas être envisagée pour des applications professionnelles.

Les capteurs LiDAR (light detection and ranging) équipent certains smartphones et tablettes haut de gamme, comme par exemple les dernières versions de l'iPhone Pro et de l'iPad Pro.De ce fait, l’iPhone et l’iPad sont devenus des scanners utilisables par les utilisateurs ayant parfois besoin de scanner un objet. Ils sont supérieurs aux smartphones qui ne proposent que la photogrammétrie.Les applications capables de générer des fichiers de maillage 3D via l’appareil photo d’un smartphone constituent l'entrée de gamme des techniques de numérisation. Vous devez vous attendre à effectuer un travail supplémentaire dans votre logiciel CAO pour retirer les trous du maillage et améliorer le fichier d’impression avant de l’envoyer à une imprimante 3D. Les smartphones utilisent moins de points de lumière pour scanner les objets, et offrent ainsi des niveaux de détails plus bas qu’un véritable scanner autonome. L’iPhone est une bonne alternative au scanner si vous avez la possibilité de retravailler en profondeur les conceptions en CAO, ou si vous devez transférer des modèles simples dans un espace numérique.

La précision de numérisation varie considérablement d’une technologie de scan à l’autre, et plus de précision implique généralement un prix plus élevé. Les tolérances requises pour la pièce finale peuvent vous aider à déterminer la précision que nécessite votre scanner 3D.

Avec une précision de l'ordre de 0,1 mm ou supérieure, les scanners laser et à lumière structurée sont bien adaptés aux applications professionnelles et aux imprimantes 3D haute résolution. Les imprimantes 3D stéréolithographiques (SLA) Formlabs (telles que la Form 3+) offrent une précision et un volume d'impression similaires à la précision et au volume de numérisation de nombreux scanners laser de bureau.

En plus de la précision entre les points mesurés et leur emplacement réel, les scanners varient également en termes de résolution, à savoir la distance entre les points capturés à une distance donnée du scanner. Cela signifie que les détails de l’objet numérisé qui sont plus petits que la résolution du scanner ne seront pas capturés. Par exemple, un scanner haute précision avec une résolution basse peut détecter la forme générale d’un bijou sur une statue, mais ne montrera pas clairement tous les détails d’une bague ou d’un collier. En fonction des exigences de votre projet, cela peut être un problème.

Rappelez-vous ceci : la précision est la marge d'erreur entre la pièce réelle et la valeur numérique. La résolution, elle, désigne la densité des mesures.

La précision peut prendre des significations légèrement différentes en fonction du fabricant et de la technologie de numérisation 3D. Par exemple, la précision des scanners portables dépend de la distance par rapport à l’objet et de la qualité de reproduction, tandis que les scanners de bureau ont une précision constante dans un volume de numérisation limité. Si vous envisagez d’acheter un scanner 3D pour prendre des mesures précises, assurez-vous de bien comparer leurs propriétés.

En général, le scan à lumière structurée offre la meilleure résolution et la meilleure précision par rapport au scan laser. Dans certains usages artistiques, vous aurez peut-être besoin de beaucoup de détails, tandis que la précision globale y sera moins importante, surtout si vous n’avez pas besoin que votre pièce s’ajuste précisément à d’autres pièces d’un assemblage. Dans ce cas, la photogrammétrie est une excellente option bon marché.

La caméra à détection de profondeur et la photogrammétrie sont de bonnes solutions de numérisation d'objets volumineux pour créer des modèles 3D à l'échelle et offrent également une précision suffisante pour capturer la forme du corps humain.

Plusieurs scanners laser d’entrée de gamme, portables ou de bureau, proposant une technologie similaire aux systèmes haut de gamme. Ces scanners sont un excellent moyen de commencer à reproduire de petits objets à l’échelle 1:1. Comme on peut s’y attendre, la précision des scanners laser 3D d’entrée de gamme est inférieure à celle d’un scanner haut de gamme, mais ils peuvent facilement fournir assez de détails pour reproduire de petits objets et figurines décoratifs, pour lesquels la précision n’est pas essentielle.

Si vous n'avez besoin de scanner des objets qu'occasionnellement, des prestataires peuvent scanner votre objet, effectuer une conversion CAO ou vérifier la précision.

La zone qu'un scanner 3D peut capturer varie considérablement d'un scanner à l'autre. Trouvez un scanner qui corresponde à vos besoins en termes de taille et en résolution, sans pour autant les dépasser, car le coût augmente généralement avec le volume de scan.

Les scanners portables peuvent être déplacés manuellement autour de l’objet et présentent moins de contraintes de taille que les modèles de bureau. La plupart des scanners portables bon marché peuvent capturer des objets dont la taille peut aller de celle d’un ballon de basket à celle d'une pièce entière. Les scanners portables haut de gamme ont une portée encore plus large et répondent aux besoins de numérisation de tout objet qui nécessite d'être mesuré avec précision, mais qui ne tient pas dans un scanner de bureau. Les scanners portables sont également capables de capturer des objets de manière quasi instantanée, ce qui les rend particulièrement adaptés aux mesures anatomiques (lorsque le sujet n’est pas parfaitement immobile) pour des applications ergonomiques et médicales.

Si une zone du modèle n’est pas visible par le scanner, cette partie manquera dans le modèle. Vous pouvez réparer automatiquement de petites parties manquantes avec la plupart des logiciels de numérisation et créer un modèle imprimable en 3D. Cependant, les parties réparées seront rarement fidèles à l’objet d’origine. La réparation automatique des trous ou des parties manquantes ne sera pas suffisante pour les pièces qui exigent une précision presque parfaite. Lisez notre tutoriel MeshMixer pour obtenir des conseils avancés sur la modification et la réparation des fichiers 3D pour l'impression 3D.

De nombreux scanners utilisent des plateaux rotatifs pour améliorer la capture. Ceux-ci influent sur la facilité à capturer l’objet dans son intégralité : certains appareils peuvent déplacer l’objet sur plusieurs axes et le scanner sous plusieurs angles. Cette caractéristique est importante pour la rétro-ingénierie de pièces en plastique présentant des concavités et des nervures profondes impossibles à capturer sous un seul angle.

Les questions de coûts sont assez simples : le montant que vous souhaitez investir dans un scanner reflète le budget de votre entreprise et l’utilisation prévue de votre scanner. Les scanners les plus chers pourront capturer les petits objets et créer des maillages plus détaillés, sans qu'il y ait besoin de trop les retoucher dans un logiciel CAO. Les scanners portables sont généralement les plus onéreux, du fait de leur maniabilité. Il existe de nombreux types de scanners bon marché, mais il faut tout savoir s'y retrouver.

Un scanner 3D démultiplie les capacités d’une imprimante 3D et vous permet de reproduire la forme de presque tous les objets. Ensemble, les deux technologies créent un puissant flux de travail numérique qui peut simplifier et perfectionner les processus dans toute une série de secteurs.

Un scan 3D résulte en un maillage de triangles représentant la surface d’un objet à l’échelle réelle. Dans certains cas, le scan peut être utilisé directement pour reproduire des objets, sans qu'il ne faille effectuer la moindre retouche dans un logiciel CAO. Un flux de travail hybride peut également s'avérer puissant, lorsque des modèles CAO solides sont combinés à des modèles 3D numérisés. Par exemple, il est possible de personnaliser un dispositif en capturant l'empreinte physique d'une partie du corps humain et en l'intégrant à une conception mécanique.

Les scanners 3D sont également des outils précieux pour mesurer la précision des objets fabriqués. De nombreux facteurs influent sur la précision de l'impression 3D, et les scanners  D de qualité métrologique fournissent une image claire de la performance d'un matériau pour les applications exigeantes.

La combinaison d'une imprimante 3D et d'un scanner 3D permet de réaliser toute une série de flux de travail puissants :

• Rétro-ingénierie pour créer des pièces de rechange, des dispositifs ergonomiques sur mesure, et plus encore.
• Reproduction et restauration de pièces, en particulier pour l’art et la joaillerie.
• Produits auditifs grand public et création d’écouteurs sur mesure.
• Applications dentaires et médicales, la numérisation 3D permettant de mettre en place des processus spécifiques à chaque patient.
• Métrologie, pour valider et mesurer la précision des objets fabriqués.

Les scanners et les imprimantes 3D jouent un rôle central dans les processus numériques de tous les secteurs.Téléchargez notre livre blanc ou regardez notre webinaire pour découvrir comment utiliser la numérisation 3D pour améliorer la conception et la production de pièces, et comment l'associer à l’impression 3D pour avoir accès à toute une série de flux de travail en ingénierie, en conception de produits, et bien plus.

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