Definition Was ist eigentlich 3D-Scannen?

Autor / Redakteur: Loretta Marie Perera / Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

Die 3D-Scantechnologie vereinfacht die Digitalisierung von Objekten – nicht nur in Pandemie-Zeiten. Wie 3D-Scannen funktioniert und wo sich der Einsatz der Technologie lohnt.

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Mithilfe des 3D-Scannens werden dreidimensionale Körper jeder Art digitalisiert. Wir zeigen, wie das funktioniert.
Mithilfe des 3D-Scannens werden dreidimensionale Körper jeder Art digitalisiert. Wir zeigen, wie das funktioniert.
(Bild: Artec 3D)

Seit jeher hat uns die Evolution die Anpassung an externe äußere Umstände ermöglicht und zu immer neuem Wachstum angeregt: begonnen bei der industriellen Revolution bis hin zur heutigen Industrie 4.0. Mittlerweile befindet sich unsere Gesellschaft in einem immer schneller werdenden Rhythmus aus Zielsetzung, Leistungserbringung und damit einhergehendem Fortschritt. Und dieser ist unaufhaltsam – kaum eine andere Ära war stärker geprägt durch computergestützte Programme, Anwendungen und Automatisierungsprozesse. Wer allerdings ein solch hohes Niveau erreicht hat, riskiert auch eine entsprechende Fallhöhe: 2020 kam es zu einem abrupten Stillstand – die Covid-19-Pandemie führte zu weltweiten Lockdowns und weitreichenden Beschränkungen mit tiefgreifenden Einschnitten für Industrie und Wirtschaft.

3D-Scannen ermöglicht barrierefreien Zugang zu Modellen

Im Rahmen der Pandemie hat ein Umdenken stattgefunden, das die Grundlage für neue Möglichkeiten geschaffen hat. Organisationen, die bis dato keine Möglichkeit zur Fernarbeit anbieten konnten oder gar wollten, sahen sich dazu gezwungen auf schnellstem Wege entsprechende Strukturen einzurichten. Auch Universitäten, medizinische Einrichtungen und wissenschaftliche Institute sind neue Wege gegangen, die im Zuge der Pandemie noch umfassender genutzt worden sind. Mittels aktueller Technik wie dem 3D-Scannen und der passenden Software sind Forscher, Mediziner und Wissenschaftler gleichermaßen in der Lage, in einer Welt voller Kontaktbeschränkungen weitgehend uneingeschränkt zu agieren. Mittels digitalisierter Erfassung, einer übergreifenden Software und global verfügbaren Modellen wird Experten aller Branchen weltweit der Zugang zu jeder Zeit gewährt.

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Wie funktioniert 3D-Scannen?

  • 3D-Scannen ist eine sich schnell entwickelnde Technologie, die die Erstellung von digitalen 3D-Modellen ermöglicht. Es handelt sich um einen kontaktlosen Prozess, bei dem die dreidimensionalen, räumlichen Daten eines Objekts oder einer Umgebung digital erfasst werden. Dies bietet die Möglichkeit, reale Objekte in einem digitalen Raum in hoher Auflösung und so nah wie möglich am Originalobjekt nachzubilden.
  • Beim 3D-Scannen wird ein physisches Objekt oder seine Umgebung aus mehreren Blickwinkeln gescannt, um die Daten von dessen Oberfläche und Geometrie und, falls möglich, dessen Farbe bzw. Textur zu erfassen. Diese werden anschließend kombiniert und verarbeitet, um darauf basierend digitale 3D-Modelle zu erstellen.
  • Das gescannte Objekt kann sowohl ein Gegenstand, eine Umgebung (z. B. ein Raum) oder sogar eine Person sein. Dank des 3D-Scanprozesses kann praktisch jedes Objekt in ein digitales 3D-Modell verwandelt werden, das anschließend als Basis für weitere Arbeiten fungiert.
Sogar der ehemalige US-Präsident Barack Obama wurde gescannt, um eine 3D-gedruckte Präsidentenbüste für das Weiße Haus zu erstellen.
  • Erfasste 3D-Daten werden in einem dreidimensionalen System visualisiert, sodass das resultierende 3D-Modell auf dem Monitor aus verschiedenen Blickwinkeln betrachtet, gedreht oder vergrößert werden kann. Während ein 2D-Foto ausschließlich ein statisches Bild liefert, handelt es sich bei einem 3D-Scan um eine Visualisierung in einem dreidimensionalen Raum mit Breite, Höhe und Tiefe.
  • Eine 3D-Datei kann anschließend gespeichert und zu einem beliebigen Zeitpunkt weiterverarbeitet werden. Diese Dateien kommen in den unterschiedlichsten Bereichen zum Einsatz, z. B. beim 3D-Druck für Replikationen, zur Qualitätsprüfung, beim Reverse Engineering, bei einer Produktanpassung oder in der Fertigung. Dieser Prozess, bei dem ein Objekt aus der realen Welt genommen, alle Daten gesammelt und seine Form und sein Aussehen digital nachgebildet werden, ist eine wertvolle Technologie für den Erhalt unserer bestehenden Welt.

3D-Scans sind kompatibel mit CAD-Software

Unter genauerer Betrachtung wird ersichtlich, dass 3D-Scans aus Polygonen bestehen, sprich einer Vielzahl kleiner Dreiecke. Das polygonale Netz stellt die Geometrie des Objekts dar. Die beim 3D-Scannen erfassten Daten sind mit verschiedenen Softwaretypen kompatibel, einschließlich CAD- und CAM-Programmen. Beim Reverse Engineering dient ein 3D-Scan beispielsweise als Ausgangspunkt umfassender Informationen über das Design eines Objekts. Diese Informationen werden anschließend zur Produktverbesserung und -rekonstruktion, zu dessen Design-Erweiterung und vielem mehr verwendet.

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Verschiedene 3D-Scanner verfügbar

Als bildgebendes Gerät sammelt ein 3D-Scanner Abstandsmessungen von einem vorhandenen Objekt und übersetzt sie in ein virtuelles 3D-Modell, das die Geometrie und Textur der Objektoberfläche nachbildet. 3D-Scanner gibt es in einer großen Vielfalt, von tragbaren Handscannern bis hin zu messtechnisch einwandfreien Desktop-Scannern. Diese Geräte verwenden verschiedene Technologien, etwa

  • Lasertriangulation und strukturiertes Licht-Scannen,
  • berührungslose 3D-Erfassung und
  • Fotogrammmetrie.

Je nach Größe des zu scannenden Objekts unterscheiden sich 3D-Scanner ebenfalls in Technologie und Anwendung – von Desktop-Scannern zur Erfassung kleinster Objekte über vielseitige Handscanner für kleine bis mittelgroße Objekte oder Bereiche bis hin zu Scannern, die für die Erfassung von großen Objekten wie Gebäuden ausgelegt sind.

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