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Cómo elegir el mejor escáner 3D para tu impresora 3D | Formlabs

How to choose the best 3D scanner for 3D printing

El escaneo 3D ocupa un lugar importante en el comienzo y el final de los procesos de trabajo de fabricación 3D. Los ingenieros, diseñadores de productos e investigadores usan los escáneres 3D como un modo más eficiente y rápido de empezar a construir modelos digitales, ya sea mediante la incorporación de diseños existentes mediante ingeniería inversala digitalización de diseños de arcilla esculpidos a manosiguiendo la forma exacta del cuerpo humano.

Después de la fabricación, el escaneo 3D puede servir de apoyo para el control de calidad y ayudar a verificar la precisión de una pieza impresa. Por otro lado, después de que la pieza se haya usado, un escáner puede revelar cómo ha sido su rendimiento: un escaneo de una pieza deformada puede mostrarte dónde reforzar el diseño en la próxima revisión.

Con una variedad tan amplia de productos disponibles (desde escáneres 3D de mano hasta escáneres de escritorio), elegir el sistema de escaneo 3D adecuado para tu aplicación y tu presupuesto puede resultar difícil. En esta publicación, exploramos varios de los factores clave que debes tener en cuenta a la hora de comprar un escáner 3D.


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Qué tener en cuenta al elegir un escáner 3D

La precisión y el precio de los escáneres 3D

La precisión del escaneo varía de forma notable entre las diferentes tecnologías y, a mayor precisión, mayor precio. El nivel de tolerancia de tu pieza final puede servirte de guía para determinar los requisitos de precisión para un escáner 3D.

Comparación de precisión y precios compartidos por fabricantes de 30 escáneres 3D disponibles en 2018.

Comparación de precisión y precios compartidos por fabricantes de 30 escáneres 3D disponibles en 2018.

Con un rango de precisión de 0,1 mm o mejor, los escáneres láser y de luz estructurada son una buena combinación con impresoras 3D de alta resolución.  La impresora 3D de estereolitografía (SLA) Form 3 de Formlabs  produce piezas con una precisión similar y con una zona imprimible similar al volumen de escaneo de muchos escáneres 3D láser de sobremesa.

Definición: tanto los escáneres láser como los de luz estructurada usan luz proyectada y una cámara offset para triangular puntos en un objeto escaneo. Un escáner láser proyecta líneas láser en el objeto, mientras que la luz estructurada proyecta una cuadrícula centrada desde un proyector digital. La luz estructurada permite alcanzar una precisión mayor que el escaneo láser debido a las interferencias causadas por los patrones de moteado láser.

Además de la precisión entre puntos medidos y su ubicación real, los sistemas de escaneo 3D también varían en función de la resolución, que es la distancia entre puntos capturados a una distancia de escaneo determinada. Esto significa que el escáner no capturará los detalles que sean más pequeños que la resolución del escáner.

En general, el escaneo con luz estructurada proporciona la mejor resolución y precisión, que suele ser ligeramente más alta que en el escaneo láser. En algunos usos artísticos del escaneo 3D es posible que necesites un alto nivel de detalle, pero que el nivel de precisión general sea menos importante; especialmente, si no necesitas que las piezas encajen perfectamente en una composición. En estos casos, la fotogrametría, de la que hablamos con más detalles más adelante en este libro blanco, es una excelente opción de bajo coste que considerar.

Los escáneres 3D láser y de luz estructurada proporcionan una precisión alta, pero en la ingeniería inversa también es necesario tener la suficiente resolución como para capturar las superficies más pequeñas. La fotogrametría puede ofrecer una resolución m

Los escáneres 3D láser y de luz estructurada proporcionan una precisión alta, pero en la ingeniería inversa también es necesario tener la suficiente resolución como para capturar las superficies más pequeñas. La fotogrametría puede ofrecer una resolución más alta, pero la precisión suele ser menor.

El significado de "precisión" puede variar ligeramente en función del fabricante de la tecnología de escaneo 3D. Por ejemplo, la precisión de los escáneres de mano depende de la distancia al objetivo y de la calidad de la reconstrucción del escáner, mientras que los escáneres de sobremesa ofrecen un nivel de precisión constante dentro del volumen de alcance del escáner. Si estás pensando en comprar un escáner 3D para realizar mediciones precisas, asegúrate de realizar una buena comparación entre productos.

Volumen y cobertura del escáner 3D

El área que puede capturar un escáner 3D varía de forma notable entre modelos. Busca un escáner que se ajuste a tus requisitos de tamaño y resolución sin exceder tu presupuesto, ya que el coste suele aumentar en función del volumen de escaneo.

3d Scanner Volume and Coverage

Los escáneres 3D de mano se pueden mover de forma manual alrededor del objeto y tienen menos limitaciones que los modelos de escritorio. Los escáneres de mano más económicos pueden capturar tamaños desde una pelota de baloncesto hasta una habitación completa. Los escáneres de mano de alta gama tienen un radio aún más amplio y pueden utilizarse con todos aquellos objetos que requieren una medición precisa, pero son demasiado grandes para un escáner de escritorio.

Los escáneres 3D de mano también permiten capturar objetos de forma casi instantánea, por lo que son una opción ideal para medir personas (cuando el sujeto no está totalmente quieto), piezas ergonómicas y aplicaciones médicas.

Scanners may rotate the object to capture occluded areas. Red regions are occluded and will be missing in the scan. Areas with deep relief are difficult for a single axis turntable to fully capture due to occlusion.

Algunos escáneres pueden rotar el objeto para capturar las zonas ocultas. Las zonas en rojo quedan ocultas y no aparecen en el escáner. Es complicado que un escáner con una plataforma con un solo eje pueda capturar completamente zonas con relieves profundos.

Si una zona del modelo no es visible para el escáner, aparecerá un hueco en el modelo. La mayoría de programas de escaneado para la creación de modelos 3D imprimibles reparan automáticamente estas pequeñas secciones vacías. No obstante, los orificios reparados no suelen ser precisos con respecto al objeto original.

Muchos escáneres usan plataformas giratorias para aumentar su campo de visión. La sofisticación de la plataforma giratoria de un escáner puede afectar a su facilidad y capacidad para capturar el objeto en su totalidad: algunos escáneres pueden mover el objeto en diferentes ejes y escanearlo desde más ángulos. Esta función es importante cuando se trata de piezas de plástico de ingeniería inversa con rebajes profundos y molduras, imposibles de capturar desde un único ángulo.

Escaneo 3D de bajo coste

El elevado gasto inicial para sistemas de escaneo láser y de luz estructurada puede resultar prohibitivo, pero también hay muchos sistemas de bajo coste disponibles. ¿Pueden los sistemas de escaneo de bajo coste ofrecer un funcionamiento lo suficientemente bueno para aplicaciones en el mundo real? Sí, ya que no en todos los casos es necesaria una precisión alta. Los escáneres de bajo coste ofrecen ventajas únicas, como la velocidad y el tamaño de escaneo, por lo que resultan una opción interesante en ciertos casos.

Hay tres categorías principales de sistemas de escaneo de bajo coste: las cámaras infrarrojas con sensor de profundidad, la fotogrametría y los escáneres láser básicos de escritorio.

Las cámaras con sensor de profundidad, como la Structure Sensor, la Sense Scanner y la iPhone TrueDepth, proyectan un campo de puntos con luz infrarroja para mostrar una escena en 3D. Las cámaras con sensor de profundidad son fáciles de usar y menos costosas que un sistema de escaneo, aunque la precisión y la resolución son menores (a menudo más de 1 mm), y suelen perderse los detalles precisos. Los objetos más grandes pueden capturarse con cámaras con sensor de profundidad, pero la precisión disminuye a medida que aumenta la distancia al objeto y con ángulos más inclinados.

Photogrammetry uses a large set of photographs that are automatically analyzed to create a 3D model.

La fotogrametría utiliza una gran cantidad de fotografías que se analizan de forma automática para crear un modelo digital en 3D. En condiciones ideales, la capacidad de capturar detalles de la fotogrametría es comparable a la de un escáner 3D láser. En general, la precisión geométrica es peor debido a la ausencia de puntos fijos de referencia para la posición de la cámara. No obstante, la fotogrametría resulta una opción muy atractiva, ya que solo requiere una cámara digital y software.

Tanto las cámaras con sensor de profundidad como la fotogrametría son una buena solución a la hora de escanear objetos grandes para imprimir en 3D modelos a escala. Ambas opciones ofrecen la suficiente precisión para capturar la forma del cuerpo humano y pueden utilizarse en procesos de trabajo para crear dispositivos ergonómicos personalizados.

Hay varios escáneres láser básicos que utilizan una tecnología similar a la de los sistemas de alta gama, como el Matter and Form y el EORA. Estos escáneres son una opción estupenda para empezar a reproducir objetos pequeños a escala 1:1. Como cabe esperar, la precisión de los escáneres láser básicos es menor que la de un escáner láser de metrología de alta gama, pero proporcionan un nivel de detalle suficiente para reproducir pequeños objetos de decoración y figuras donde la precisión no es el aspecto principal.

Si necesitas realizar escaneos 3D solo de vez en cuando, los servicios de digitalización pueden escanear tu objeto, hacer editable en un programa CAD el archivo generado y comprobar el grado de precisión.

Organigrama: Cómo elegir el mejor escáner 3D para tu aplicación

Usa el siguiente organigrama para determinar el escáner que necesitas en función de la precisión, el volumen de escaneo y tu presupuesto. 

¿Cómo complementa el escaneo 3D a la impresión 3D?

Un escáner 3D amplía las capacidades de una impresora 3D, ya que te permite reproducir la forma de casi cualquier objeto. Juntas, estas dos tecnologías crean un proceso de trabajo digital eficaz que permite simplificar y optimizar procesos en una gran variedad de industrias.

El resultado de un escáner 3D es una malla de triángulos que representa la superficie de un objeto a escala real. En algunos casos, la imagen resultante puede utilizarse para reproducir objetos directamente sin tener que procesarla con un programa CAD.

Un proceso de trabajo híbrido también puede resultar muy efectivo cuando se combinan modelos CAD sólidos con modelos escaneados. Las piezas ergonómicas personalizadas capturan la impresión física de una parte del cuerpo humano para integrarla en diseños mecánicos.

Los escáneres 3D son también herramientas muy efectivas para medir la precisión de objetos fabricados. Hay muchos factores que afectan a la precisión de las impresiones 3D, y los escáneres 3D de metrología proporcionan una visión clara del desempeño de un material para aplicaciones exigentes.


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