Der Prozess vom 3D-Scan zum 3D-Modell
Der 3D-Scanner dient als Werkzeug dem Zweck, 3D-Modelle von einem gewünschten Objekt zu erstellen. Dabei erfasst der 3D-Scanner das gewünschte Objekt, indem er den Gegenstand rundum vermisst. Einige 3D-Scanner wie zum Beispiel der Artec Leo 3D-Scanner des Herstellers Artec3D zeichnen dabei selbst die Farbe des Objekts mit im 3D-Scan auf. Wie genau aus solchen 3D-Scans fertige 3D-Modelle entstehen, enthält dieser Blogbeitrag zum Prozess vom 3D-Scan zum 3D-Modell.
Anwendungen des 3D-Scans
Für zahlreiche Verwendungsgebiete ist der 3D-Scanner die einzige Technologie, die es schafft, die benötigten Daten für die 3D-Modelle anzufertigen. Jeder dieser individuellen Anwendungszwecke hat ganz unterschiedliche Anforderungen an die Präzision und die Qualität der 3D-Scans sowie die Größe der zu erfassenden Objekte. Dabei erfolgt die Erfassung der gewünschten 3D-Scandaten durch Licht, wobei sich der 3D-Scanner an den Umrissen der Objekte orientiert.
Im Folgenden sind die gängigsten Anwendungen des 3D-Scannings aufgelistet:
Qualitätskontrolle
Dentale Modelle
3D-Aufnahmen von Menschen
Archäologische Funde
Skulpturen & künstlerische Objekte
Objekte unter Denkmalschutz
Menschliche Organe
Soll-/ Ist-Vergleiche von Bauteilen
Arbeitsablauf zur 3D-Modellerstellung: Die wichtigsten Nachbearbeitungsschritte
Während des Scannens eines Objektes verwendet der 3D-Scanner einen Laser, mit dem er das zu erfassende Objekt Stück für Stück aufnimmt. Dadurch entsteht eine große Datenmenge sowie Konturpunkte, welche in einem Koordinatensystem innerhalb einer Punktewolke zusammen abgebildet werden. Sobald der 3D-Scanningprozess mit dem 3D-Scanner beendet ist, müssen noch weitere Schritte erfolgen, um ein hocnwertiges 3D-Modell zu erzeugem. Die Nacharbeitung erfordert dazu dementsprechende Software wie beispielsweise Artec Studio, in der die Weiterbearbeitung der aufgenommenen 3D-Daten erfolgen kann.
Nachdem die 3D-Scans erstellt wurden, beginnt die Nachbearbeitung zunächst mit einer Flächenrückführung. Dabei werden die erfassten Punkte herangezogen, um Linien zu erzielen. Mit diesen Linien lassen sich dann Flächen generieren, welche auch Polygone genannt werden. Aus diesen Flächen erzeugt sich daraufhin das sogenannte Polygonnetz. Schließlich wird die erzeugte Oberfläche des gescannten Objekts von einem Dreiecksnetz umhüllt. Diesen Vorgang bezeichnet man als Triangularisation. Wenn dieser Schritt beendet ist, verfügt das 3D-Modell über eine vollständige Oberfläche. Das fertige Flächenmodell ist nun prinzipiell zum 3D-Druck bereit und ist für den Export als STL, 3MF oder OBJ bereit. Jedoch sollten weitere Nachbearbeitungsschritte für ein optimales Ergebnis erfolgen.
Weitere Nachbearbeitungsschritte für ein optimales Ergebnis
1. Detailreduktion
Für eine möglichst hohe Präzision empfiehlt sich die Erfassung sehr vieler einzelner Punkte mit dem 3D-Scanner. Durch die hohe Punkteanzahl wird eine hohe Qualität des 3D-Scans erreicht. Aufgrund dessen werden besonders präzise 3D-Scans mit bis zu mehreren hunderttausenden Polygonen erstellt. Daher ist es zu empfehlen vor einem 3D-Druck aufgrund des 3D-Modells, die Details im 3D-Modell zu reduzieren. Nachdem die Details reduziert sind, können mögliche Verschlechterungen in der Auflösung der 3D-Drucke verhindert werden und ein ideales Druckergebnis wird erzielt.
2. Entfernung von überflüssigen Punkten und Polygonen
Verschiedene äußere Einflüsse wie das Licht, die Bewegung des Scanobjekts oder das Spiegeln der Objektoberfläche können das Scanergebnis verfälschen und Scanfehler nach sich ziehen. Diese gilt es in der Nachbearbeitung zu erfassen und zu entfernen. Dabei gilt es einzelne Punkte beziehungsweise ganze Polygone zu entfernen, um dadurch Scanfehler zu beheben und ein hochwertiges 3D-Scanergebnis zu erhalten.
3. Vervollständigung der 3D-Modelle
Neben überflüssigen Punkten und Polygonen können ebenso relevante Punkte im 3D-Scanprozess übersehen worden sein, womit das Objekt für das 3D-Modell nicht vollständig erfasst wurde. Eine ganzheitliche Oberfläche des 3D-Modells ist allerdings notwendig für den 3D-Druck eines 3D-Modells. Dieses Problem lässt ebenfalls bei der Nachbearbeitung lösen. Hierzu können entweder automatisch oder manuell Punkte an den unvollständigen Stellen ergänzt werden, sodass die Oberfläche komplett ist und das 3D-Modell bereit für den 3D-Druck ist.
4. Glätten des 3D-Modells
Nach der Erfassung der einzelnen Punkte, aus denen die einzelnen Flächen und damit die Oberfläche des 3D-Modells erzeugt wird, kann es sein, dass diese Flächen zum Teil nicht eben sind. Deshalb bieten Softwares zur Nachbearbeitung von 3D-Scanaufnahmen wie Artec Studio die Funktion des Glättens an, die diese Flächen begradigt. Dies hat jedoch ebenfalls zur Folge, dass sich die Detailgenauigkeit vermindert.
5. Reverse Engineering
Sofern es der Verwendungszweck der Scanaufnahmen erfordert, kann man zuletzt noch eine Flächenrückführung beziehungsweise das Reverse Engineering durchführen. Dazu werden die verarbeiteten Daten des 3D-Scans aufbereitet und in das gewünschte Format wie etwa STEP exportiert. Dies ermöglicht die direkte weitere Bearbeitung des 3D-Modells direkt im gewünschten Format.
Unsere 3D-Scanner
Im 3D-Scan Bereich bietet 3D-MODEL mit den 3D-Scannern von Artec 3D ein umfassendes Angebot an hochgenauen 3D-Scannern an. Dabei eignen sich die 3D-Scanner von Artec 3D für das Erstellen hochpräziser 3D-Scans in sämtlichen Anwendungsmöglichkeiten. Die 3D-Scanner unterscheiden sich nach der Objektgröße der zu erfassenden Objekte. Hierbei ist der Artec Eva 3D-Scanner und der Artec Eva Lite des Herstellers Artec 3D für den 3D-Scan von mittelgroßen Objekten prädestiniert, der 3D-Scanner Artec Micro II für sehr kleine Objekte, der Artec Space Spider für kleine Objekte, der Artec Leo für große Objekte und der Artec Ray II für sehr große Objekte.
Ebenfalls bietet 3D-MODEL eine Vielzahl an unterschiedlichen 3D-Druckern an, die sämtliche Anwendungen und Anforderungen abdecken. Dabei setzen wir auf 3D-Drucker der Hersteller Formlabs, Markforged, LOOP 3D, Raise3D und 3DCERAM.
Bei allen weiteren Fragen rund um die 3D-Scanner und 3D-Drucker sind unsere Vertriebsmitarbeiter jederzeit für dich da! Lasse dich nun gerne persönlich von einem Fachexperten im Bereich 3D-Scanning beraten.