Was Sie vor dem Kauf eines 3D-Scanners wissen sollten – Eine praktische Einteilung von 3D-Scannern

Blaues LED-Licht

1.3 VCSEL-Infrarotlicht

VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser) ist eine neuere Art von Lichtquelle, die in der Unterhaltungselektronik zunehmend Verbreitung findet.

Wenn Sie schon einmal die Gesichtserkennung auf einem Smartphone genutzt oder mit mobilem 3D-Scannen experimentiert haben, haben Sie wahrscheinlich bereits ein VCSEL-basiertes System verwendet.

Im Vergleich zu herkömmlichen industriellen Lasersystemen sind VCSEL-Module wesentlich kleiner, verbrauchen weniger Strom und lassen sich kostengünstiger herstellen. Diese Vorteile machen sie ideal für kompakte Geräte wie Smartphones, Tablets, AR/VR-Headsets und leichte Handscanner.

Zwar bietet die VCSEL-Technologie eine hervorragende Tragbarkeit, ist jedoch in der Regel eher auf Benutzerfreundlichkeit als auf maximale Messgenauigkeit ausgelegt.

Zu den typischen Merkmalen gehören:

• Geringer Stromverbrauch

• Schnelle Echtzeit-Tiefenmessung

• Kurze Reichweite

Daher wird VCSEL häufig für Anwendungen wie AR/VR, räumliche Orientierung sowie 3D-Scannen und -Drucken im Consumer-Bereicheingesetzt , bei denen Benutzerfreundlichkeit und Echtzeitleistung oft wichtiger sind als technische Präzision.

Unsichtbares Infrarotlicht

2. Klassifizierung nach Betriebsart

Neben der Lichtquelle ist die Art der Nutzung während des Scanvorgangs ein weiterer wichtiger Aspekt bei der Klassifizierung eines 3D-Scanners.

Einige Scanner sind so konzipiert, dass sie vom Benutzer frei bewegt werden können, während bei anderen das Objekt in einer festen Position verbleiben muss. Es gibt auch Systeme, die externe Tracking-Geräte verwenden, um die Bewegung des Scanners mit extrem hoher Präzision zu überwachen.

Der Betriebsmodus wirkt sich nicht nur auf das Scan-Erlebnis aus, sondern beeinflusst auch die Mobilität, den Arbeitsablauf, die Objektgröße, die erreichbare Genauigkeit und die Art von Projekten, für die ein Scanner am besten geeignet ist.

Die drei gängigsten Betriebsmodi sind Handheld-Systeme, stationäre/feste Systeme und trackingbasierte Systeme.

2.1 Handheld-Scanner

Handscanner sind die vielseitigste Art von 3D-Scannern, die derzeit erhältlich sind. Wie der Name schon sagt, hält der Bediener den Scanner einfach in der Hand und bewegt ihn um das Objekt herum, wobei er Daten aus verschiedenen Winkeln erfasst, bis die gesamte Oberfläche gescannt ist.

FreeScan Combo Hand-3D-Scanner

Diese Bewegungsfreiheit macht Handscanner zu einer hervorragenden Wahl für Objekte, die zu groß, zu schwer oder einfach nicht auf einen Scantisch zu legen sind, und ermöglicht eine einfache Bedienung in Werkstätten, Fabriken oder im Außenbereich.

Der Nachteil dabei ist, dass die Scanqualität stärker vom Bediener abhängt. Zu schnelle Bewegungen, das Aus den Augen verlieren des Objekts oder das Übersehen bestimmter Bereiche können zu unvollständigen Daten führen oder ein erneutes Scannen erforderlich machen. Moderne Scanner sind zwar mittlerweile deutlich besser darin, ihre Position automatisch zu verfolgen, doch eine gleichmäßige und konsequente Scanbewegung liefert nach wie vor die besten Ergebnisse.

Heute werden Handscanner häufig zum Scannen mittelgroßer bis großer Objekte vor Ort eingesetzt, wo Tragbarkeit von entscheidender Bedeutung ist.

2.2 Stationäre/fest installierte Scanner

Im Gegensatz zu Handscannern führen stationäre/fest installierte Scanner den Scanvorgang durch, während sowohl der Scanner als auch das Objekt in festen Positionen verbleiben.

Bei Tischscannern wird das Objekt in der Regel auf einen Drehteller gelegt, der sich während des Scanvorgangs automatisch dreht. So kann der Scanner das Objekt aus verschiedenen Blickwinkeln erfassen, ohne dass der Benutzer das Gerät bewegen muss.

OptimScan Q12 HD stationärer 3D-Scanner

Da die Scanumgebung sorgfältig kontrolliert wird, liefern stationäre Scanner äußerst konsistente Ergebnisse bei minimalem Bedienereingriff. Zu ihren Hauptvorteilen zählen:

• Hervorragende Wiederholgenauigkeit zwischen den Scans

• Stabile Scanbedingungen, die Bedienungsfehler reduzieren

• Hochwertige Modelle mit feinen Oberflächendetails

Der Nachteil ist, dass das Objekt in das Arbeitsvolumen des Scanners passen muss. Große Produkte, fest installierte Geräte oder Objekte, die nicht bewegt werden können, sind für diese Art von Scanner in der Regel nicht geeignet.

Stationäre/fest installierte Scanner werden daher am häufigsten für kleine und mittelgroße Objekte verwendet, wie beispielsweise mechanische Teile und Modelle, Schmuck sowie Elektronikprodukte.

2.3 Scanner mit Tracking-Funktion

Tracking-basierte Scanner kombinieren einen Handscanner mit einem externen Tracking-System, das die Position des Scanners während des Betriebs kontinuierlich überwacht. Dies trägt dazu bei, die Genauigkeit auch beim Scannen sehr großer Objekte aufrechtzuerhalten.

Dynamisches Tracking- und Scansystem „FreeScan Trak Nova“

Verfolgungssysteme bieten mehrere wichtige Vorteile:

• Reduzierung kumulierter Positionierungsfehler bei langen Scans

• Verbesserung der Genauigkeit bei großen Scanvolumina

• Beseitigung oder Reduzierung der Notwendigkeit physischer Marker am Objekt

Diese Vorteile machen trackingbasierte Systeme besonders attraktiv für die industrielle Inspektion und großflächige Messungen.

3. Klassifizierung nach Genauigkeit

Die Genauigkeit ist eines der ersten Kriterien, auf die man beim Vergleich von 3D-Scannern achtet. Im Allgemeinen hängt das erforderliche Genauigkeitsniveau von der jeweiligen Anwendung ab.

Wenn Sie eine Person scannen, um einen digitalen Avatar zu erstellen, ist ein Fehler von 1 Millimeter wahrscheinlich nicht wahrnehmbar. Bei der Prüfung eines präzisionsgefertigten Bauteils könnte jedoch bereits ein Fehler von 0,01 mm inakzeptabel sein.

Anstatt Genauigkeit nach dem Motto „je höher, desto besser“ zu betrachten, ist es sinnvoller, das für die jeweilige Aufgabe geeignete Maß an Präzision zu wählen.

Die auf dem Markt erhältlichen 3D-Scanner lassen sich in drei Genauigkeitsstufen einteilen.

3.1 Messtechnische Genauigkeit (im SHINING 3D-Produktportfolio: 0,004 bis 0,025 mm)

Scanner in messtechnischer Genauigkeit stellen das höchste Präzisionsniveau dar, das im kommerziellen 3D-Scanning verfügbar ist. Messtechnische Scanner sind für die Durchführung präziser Messungen ausgelegt, die die Fertigung und Qualitätskontrolle unterstützen. In diesen Anwendungsbereichen wird der Scan häufig verwendet, um zu überprüfen, ob ein gefertigtes Teil innerhalb einer vorgegebenen Toleranz mit seinem ursprünglichen CAD-Modell übereinstimmt.

Zu den typischen Anwendungsbereichen gehören:

• Präzisions-Qualitätsprüf

• Luft- und Raumfahrtindustrie

• Automobilfertigung

• Prüfung von Formen und Werkzeugen

• Hochpräzise industrielle Messtechnik

Es ist erwähnenswert, dassmesstechnische Genauigkeit häufig durch standardisierte Zertifizierungen untermauert wird. Viele Hersteller validieren ihre Systeme gemäß Normen wie VDI/VDE 2634 oder ISO 10360, wobei die Prüfungen in kontrollierten Präzisionslaborsdurchgeführt werden. Dies gibt den Anwendern größere Sicherheit, dass die angegebene Genauigkeit sowohl wiederholbar als auch unabhängig überprüft ist.

Messtechnikprodukte von SHINING 3D

3.2 Standardgenauigkeit (im SHINING 3D-Produktportfolio: 0,04 bis 0,1 mm)

Scanner mit Standardgenauigkeit sind für technische Anwendungen konzipiert, bei denen es auf präzise Messungen ankommt.

Auf dieser Stufe ist der Scanner in der Lage, wesentlich feinere geometrische Details zu erfassen, wodurch sich die resultierenden Modelle für die CAD-Rekonstruktion, das Reverse Engineering und die Produktentwicklung eignen.

Für viele Unternehmen bietet diese Kategorie das beste Verhältnis zwischen Genauigkeit und Kosten, weshalb sie die häufigste Wahl für professionelle Arbeitsabläufe ist.

SHINING 3D EinScan-Serie mit Standardgenauigkeit

3.3 Sonstige (im SHINING 3D-Produktportfolio: ≥ 0,1 mm oder nicht angegeben)

Scanner dieser Art sind in der Regel für Anwendungen konzipiert,bei denen die Gesamtform eines Objekts wichtiger ist als dessen genaue Abmessungen.

Diese Systeme sind in der Regel in der Lage, Objekte mit ausreichender Detailgenauigkeit für die Visualisierung, die digitale Archivierung, den einfachen 3D-Druck und viele kreative Anwendungen zu erfassen. Wenn Sie beispielsweise eine Statue, ein Möbelstück oder eine Person scannen, ist ein kleiner Maßfehler im fertigen Modell meist kaum zu erkennen.

SHINING 3D EINSTAR-Serie

Zu den typischen Anwendungsbereichen gehören:

• 3D-Visualisierung

• Erstellung digitaler Inhalte

• Bildung

• 3D-Druck für Hobbyanwender

• Einfache Objektdigitalisierung

Die größten Vorteile dieser Kategorie sind die Erschwinglichkeit und die Tatsache, dass siedie für alltägliche Scanaufgaben erforderliche Präzision bieten.

Schlussfolgerung

Obwohl es heutzutage 3D-Scanner in vielen verschiedenen Ausführungen gibt, lassen sich die meisten von ihnen anhand von drei einfachen Fragen verstehen:

• Welche Lichtquelle verwendet der Scanner?

• Wie wird der Scanner bedient?

• Welchen Genauigkeitsgrad erfordert die jeweilige Anwendung?

Man sollte auch bedenken, dass diese Klassifizierungen nicht unabhängig voneinander sind. Ein Scanner wird in der Regel durch eine Kombination aller drei Merkmale definiert. So kann beispielsweise ein Handscanner LED-Projektion für hochdetailliertes Scannen nutzen, während ein trackingbasiertes System Lasertechnologie mit messtechnischer Genauigkeit für die industrielle Inspektion kombinieren kann.

Da sich die 3D-Scantechnologie ständig weiterentwickelt, werden neue Produkte höhere Geschwindigkeiten, bessere Mobilität und intelligentere Software bieten. Diese drei grundlegenden Klassifizierungen bleiben jedoch ein nützlicher Rahmen, um die Technologie hinter jedem 3D-Scanner zu verstehen – ganz gleich, ob Sie sich zum ersten Mal mit diesem Bereich beschäftigen oder die neuesten Produkte auf dem Markt vergleichen.

Das Verständnis der Klassifizierung von 3D-Scannern ist der erste Schritt zur Auswahl der richtigen Lösung. Sobald Sie mit den Unterschieden hinsichtlich Lichtquelle, Betriebsmodus und Genauigkeitsgrad vertraut sind, lautet die nächste Frage: Welcher Scanner eignet sich für Ihre Anwendung?

Lesen Sie unseren Leitfaden „Wie Sie den besten 3D-Scanner für Ihre Anwendung und Branche auswählen“ , um zu erfahren, wie sich diese Technologien in konkreten Anwendungsfällen umsetzen lassen.