3D-Scannen großer Bronzeskulpturen im Freien mit dem EinScan H

Das schwedische Unternehmen nioform widmet sich der 3D-Modellierung und der robotergestützten Herstellung von Gussformen, Skulpturen und künstlerischen Modellen. Kürzlich wurde nioform beauftragt, fünf große Bronzeskulpturen aus dem Jahr 1800 in 3D zu scannen. Joakim, der Gründer des Unternehmens, vertraute bei diesem 10-stündigen Prozess auf den EinScan H.

Firmenname: nioform
Größe des Unternehmens: Einzelunternehmen
Standort: Mariestad, Schweden
Produktangebot: Roboterfräsen für Künstler, Architekten und Designer
Bedarf: Upgrade von veraltetem strukturiertem Licht-Scanning und Photogrammetrie
Die Lösung: SHINING 3D EinScan H
Ergebnisse:
- Reduzierung der Scanzeit um 50-75%
- Zuverlässigerer Arbeitsablauf mit Echtzeit-Feedback
- Professionelles 3D-Scannen wird jetzt als Dienstleistung angeboten

Einführung

Joakim betreibt im Alleingang nioform, ein kleines Unternehmen, das sich mit 3D-Modellierung und Roboterfertigung beschäftigt. Er arbeitet mit Styropor für die Kunststoffbeschichtung, erstellt Polyurethanmodelle für den Bronzeguss, fertigt einzigartige Objekte aus Holz und vieles mehr - er ist ein echter Macher, der alles und jeden bauen möchte.

Mit Hilfe digitaler Werkzeuge setzt Joakim die Ideen seiner Kunden physisch um. In der Regel scannt er die Modelle in 3D und bereitet die Scandaten für das CNC-Fräsen auf. Anschließend fertigt er sie mit seinen beiden Industrierobotern im Haus oder schickt die Modelle an lokale Gießereien.

Joakim und sein zuverlässiger Roboterarm

Ein Kunde beauftragte nioform kürzlich mit der Erfassung eines Satzes von fünf Bronzeskulpturen aus dem Jahr 1800. Der Kunde musste die 3D-Daten der Skulpturen für zukünftige Reproduktionen sichern, natürlich ohne die Originale zu beschädigen. Diese großen Skulpturen befanden sich im Freien und waren zwischen 1 und 1,5 Meter hoch - ein ziemlich großes Projekt!

3D-Scan-Technologien im Vergleich

Joakim ist seit etwa 15 Jahren mit der 3D-Scantechnologie vertraut, seit dem ersten DAVID 3D-Scanner-Bausatz. Er hat frühe Versionen des DAVID-Scanners mit strukturiertem Licht (ein stationäres Desktop-Gerät) sowie die Photogrammetrie verwendet .

Beide Technologien funktionieren gut bei kleinen oder mittelgroßen Objekten, haben aber jeweils Nachteile, die mit dem Projekt der Bronzeskulptur nicht vereinbar sind.

So ist beispielsweise ein Großteil des Arbeitsablaufs mit dem DAVID-Scanner mit manueller Neupositionierung und Datenausrichtung verbunden. "Obwohl der DAVID-Scanner für [einige] Objekte eine Lösung darstellt, ist es ein sehr langsamer und veralteter Prozess", erklärt Joakim. Als Einzelunternehmer und leidenschaftlicher Hersteller würde Joakim seine Zeit lieber mit dem Basteln verbringen.

Und bei der Photogrammetrie müssen die Objekte ein erkennbares Muster haben. Glatte, einfarbige Objekte - wie z. B. eine Bronzeskulptur - sind mit der Photogrammetrie schwer (wenn nicht gar unmöglich) zu erfassen. Außerdem, so fügt Joakim hinzu, "erhält man während der Fotositzung keine Rückmeldung darüber, ob man genügend Bilder hat oder nicht".

Joakims typischer Photogrammetrie-Aufbau beim nioform-Workshop

Der gesamte Photogrammetrieprozess kann mehrere Stunden dauern, und man sieht erst nach Abschluss des Berechnungsprozesses, ob man genügend Bilder gemacht hat. Eine ganze Fotosession neu zu starten, ist zeitaufwändig und kann frustrierend sein, besonders wenn man mit großen und/oder komplexen Objekten arbeitet.

Angesichts dieser Einschränkungen wären weder der DAVID-Scanner noch die Photogrammetrie die geeigneten Werkzeuge gewesen, um die Bronzeskulpturen zu erfassen.

Suche nach einer geeigneten 3D-Scanlösung

"Ich brauchte eine schnelle, zuverlässige Methode für das 3D-Scannen. Etwas, das Echtzeit-Feedback gibt und mir erlaubt, alle Arten von Oberflächen zu scannen, die normalerweise in meiner Werkstatt anfallen", so Joakim.

Zufälligerweise hatte einer seiner Kunden vor kurzem einen SHINING 3D EinScan H für seine eigenen Zwecke gekauft und war sehr zufrieden damit.

Der EinScan H ist ein handgeführter 3D-Scanner, der sowohl strukturiertes LED-Licht als auch Infrarotlicht zur Erfassung von 3D-Geometrien nutzt. Seine eingebaute Kamera erfasst auch die Farben des Objekts und bietet ein großes Sichtfeld für schnelleres Scannen.

Über seinen Kunden bekam Joakim einen ersten Eindruck von der Ausgabequalität des EinScan H und war von seiner Kosteneffizienz fasziniert. Besonders interessiert war er an der Fähigkeit, große Objekte zu scannen.

Um das Gerät auf die Probe zu stellen, scannte Joakim zum ersten Mal ein großes, 3 mal 4 Meter großes Objekt. Zu seiner Freude stellte er fest, dass der Scan auf Anhieb erfolgreich war, und zwar ohne Markierungen.

Ein paar weitere Scans später war Joakim überzeugt. "Der Einscan H gibt während des Scannens ein Echtzeit-Feedback und erfordert praktisch keine Einstellungen. Die Genauigkeit [(bis zu 0,05 mm)] ist für meine Anwendungen mehr als ausreichend. Ich kann monochrome Oberflächen jeder Größe und Form scannen - sogar im Freien, wenn man die Lichtverhältnisse berücksichtigt."

Er schätzt auch die Tatsache, dass die Daten direkt in der Software des Scanners automatisch ausgerichtet und verarbeitet werden können.

Bewältigung der Herausforderungen beim 3D-Scannen im Freien

Obwohl der SHINING 3D EinScan H genau das war, was Joakim brauchte, stellten die Bronzeskulpturen dennoch eine Reihe von Herausforderungen dar: Die erste betraf die Lichtverhältnisse - ein wichtiger Faktor für jeden 3D-Scanner.

Da sich die großen Bronzeskulpturen im Freien befanden, konnte das Tageslicht die projizierten Lichtmuster stören. Joakim umging dieses Problem, indem er mit dem Scannen in der Abenddämmerung begann und die ganze Nacht hindurch arbeitete.

Es gelang ihm, alle fünf Skulpturen in einer einzigen, 10-stündigen Sitzung zu scannen. Die zweite Herausforderung war die Stromversorgung für den PC und den 3D-Scanner. Vier der Statuen waren nahe genug für das 70 Meter lange Kabel, aber die fünfte Skulptur war unerreichbar.

Die Lösung bestand darin, einen tragbaren Stromgenerator zu verwenden, trotz anfänglicher Bedenken: "Ich war besorgt, dass der erzeugte Strom zu "schmutzig" für die Ausrüstung sein könnte, aber ich habe gelernt, dass die Netzteile und Transformatoren mit so ziemlich allem umgehen können. Kein Problem."

3D-gescanntes Ergebnis im Vergleich zur realen Version einer der Skulpturen

Letztendlich benötigte Joakim etwa 2 Stunden pro Skulptur, einschließlich aller Bewegungen und des Energiemanagements. Ihm zufolge "hätte ein typischer Scan eines mittelgroßen Objekts mit Photogrammetrie etwa 3 bis 4 Stunden gedauert, vorausgesetzt, die Oberfläche war geeignet und die Ergebnisse waren beim ersten Versuch zufriedenstellend."

Auf diese Weise reduzierte er seine Scanzeit um mindestens 50 bis 75 % und erlebte gleichzeitig einen reibungsloseren Prozess. "Photogrammetrie wäre in diesem Fall keine vernünftige Option gewesen. Die EinScan-Lösung war für mich die einzige Möglichkeit, den Auftrag zu erledigen", fügt er hinzu.

Scan-Ergebnis einer der Statuen, die die Venus darstellen

Schlussfolgerung

Joakims Unternehmen, nioform, lebt von der Erstellung von 3D-Objekten aus Ideen und/oder 3D-Scans. Seine bisherigen 3D-Scan-Methoden erwiesen sich für verschiedene Anwendungsfälle und Objekte, wie die Bronzeskulpturen, als ineffizient.

Mit dem SHINING 3D EinScan Hmuss ersich keine Gedanken mehr über Größe, Form oder Muster der Objekte machen. Außerdem spart er eine beträchtliche Menge an Zeit, die er nun für weitere Projekte nutzen kann.

Joakim möchte auch mit neuen Einsatzmöglichkeiten seines 3D-Scanners experimentieren, insbesondere mit dem augensicheren Infrarotmodus zum Scannen von Gesichtern. "Die Idee ist, lebende Personen zu scannen und sie mit Hilfe von Roboterfräsen in Ton nachzubilden, als Grundlage für weitere Bildhauerarbeiten des Künstlers.

Wir können es kaum erwarten, die nächsten Projekte von nioform zu sehen! Bleiben Sie dran für mehr von Joakim bei nioform.