3D-Scannen erklärt
Wie ein Scanner mit Licht misst, was er dabei sieht und was nicht, und wann aus einem Scan ein änderbares CAD-Modell wird.
So misst ein Scanner mit Licht.
Ein 3D-Scanner fasst das Teil nicht an. Er projiziert ein Muster aus Licht auf die Oberfläche, bei uns mit dem Creality RaptorX. Auf einer flachen Fläche bleibt das Muster gerade, auf einer Wölbung verbiegt es sich.
Kameras im Scanner sehen diese Verformung aus einem leicht anderen Winkel als der Projektor. Weil der Abstand zwischen Projektor und Kamera genau bekannt ist, lässt sich für jeden Punkt des Musters berechnen, wie weit er entfernt ist. Dieses Prinzip heißt Triangulation.
Aus Millionen solcher Punkte entsteht eine Punktewolke: die Form des Teils, noch ohne geschlossene Oberfläche.
Vom Scan zum Modell.
Ein einzelner Blickwinkel reicht nie. Ein Scan entsteht in mehreren Durchgängen, die am Ende zu einem Modell verschmelzen.
Schritt 1: Vorbereiten
Das Teil wird positioniert. Glänzende Stellen werden bei Bedarf mit einem Spray mattiert, das sich wieder entfernen lässt.
Schritt 2: Scannen
Der Scanner erfasst das Teil aus vielen Richtungen. Die Einzelaufnahmen werden automatisch zusammengeführt.
Schritt 3: Aufbereiten
Aus der Punktewolke wird ein Mesh. Lücken werden geschlossen, Störungen entfernt.
Schritt 4: Übergeben
Sie erhalten das Modell als STL, OBJ oder PLY, auf Wunsch als CAD-Modell im STEP-Format.
Mesh oder CAD-Modell?
Ein Scan liefert eine Oberfläche aus Dreiecken, kein konstruiertes Bauteil. Für manche Aufgaben reicht das, für andere nicht.
Ein Mesh beschreibt die Form sehr genau, weiß aber nichts über sie. Es kennt keine Bohrung als Bohrung und keine Fläche als eben. Zum Nachdrucken einer Form oder für einen Soll-Ist-Vergleich ist das genau richtig.
Soll das Teil geändert werden, etwa eine Bohrung größer, eine Wand dicker oder ein Maß exakt auf Nennwert, braucht es ein CAD-Modell. Dafür wird die Geometrie aus dem Scan nachkonstruiert. Diese Rückführung ins CAD übernehmen wir auf Wunsch mit.
Wie genau ein Scan ist.
Bis 0,1 Millimeter Auflösung und ±0,05 bis 0,1 Millimeter Genauigkeit.
Auflösung und Genauigkeit sind zwei verschiedene Dinge. Die Auflösung sagt, wie fein der Scanner Details unterscheidet. Die Genauigkeit sagt, wie nah das Modell an den echten Maßen liegt.
Beides hängt von Größe und Oberfläche des Teils ab. Unser Scanner erfasst Objekte von etwa 5 Zentimetern bis 3 Metern. Bei großen Teilen summieren sich kleine Abweichungen zwischen den Einzelaufnahmen, bei kleinen stößt die Auflösung an ihre Grenze.
Muss eine Passung auf das Hundertstel stimmen, lohnt es sich, kritische Maße zusätzlich von Hand zu messen und im Modell festzuschreiben.
Schwierige Oberflächen.
Was glänzt, spiegelt das Licht weg. Was der Scanner nicht sieht, fehlt im Modell.
Matte Oberflächen streuen das Licht in alle Richtungen, ein Teil davon erreicht die Kamera. Poliertes Metall oder Glas wirft es dagegen wie ein Spiegel in eine einzige Richtung zurück, meist an der Kamera vorbei.
Die Lösung ist einfach: ein dünnes, mattes Scan-Spray, das nach dem Scan wieder verschwindet. Dunkle und leicht glänzende Oberflächen erfasst der Scanner auch ohne.
Wofür sich ein Scan eignet.
Ersatzteile
Reverse Engineering
Ein Teil ohne Zeichnung und ohne CAD-Daten wird digital, und damit wieder herstellbar.
Anpassungen
Neue Teile an alte Formen
Wenn ein neues Teil exakt an eine vorhandene Geometrie anschließen muss.
Qualitätskontrolle
Soll-Ist-Vergleich
Ein gefertigtes Teil wird gescannt und farbig mit dem CAD-Modell verglichen.
Dokumentation
Digitale Archive
Bauteile werden erfasst, bevor sie verschleißen oder verloren gehen.
Wo Scannen an Grenzen kommt.
Ein Scanner erfasst, was er sieht. Daraus ergeben sich drei Grenzen:
| Warum | Was wir tun | |
|---|---|---|
| Tiefe Bohrungen und Hinterschneidungen | Das Licht erreicht nicht jede Stelle. Was verdeckt ist, steht nicht im Modell. | Innenliegende Geometrie wie Gewinde ergänzen wir im CAD. |
| Spiegelnde Flächen | Glas und poliertes Metall werfen das Licht an der Kamera vorbei. | Mattes Scan-Spray, das sich rückstandsfrei entfernen lässt. |
| Sehr kleine Teile | Unter wenigen Millimetern stößt die Auflösung an ihre praktische Grenze. | Messen und neu konstruieren ist hier oft der schnellere Weg. |
Ein Teil ohne Datei?
Schicken Sie uns ein Foto und die ungefähren Maße. Wir sagen Ihnen, ob ein Scan der richtige Weg ist und was er kostet.