Was ist ein 3D-Scanner und wie funktioniert er?

Wissen Sie, was ein 3D-Scanner ist? Und wenn ja, wie funktioniert er? Lesen Sie unseren Leitfaden, um es herauszufinden.

Was ist ein 3D-Scanner?

Ein 3D-Scanner ist ein Gerät, das die 3D-Koordinaten eines Objekts lesen und so ein 3D-Modell davon erstellen kann. Einige 3D-Scanner können auch Farben und andere Daten erfassen. Das 3D-Modell wird über eine Computersoftware geladen und kann so leicht für die eigenen Bedürfnisse manipuliert werden.

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3D-Scanner werden immer beliebter, weil immer mehr Menschen 3D-Drucker benutzen. Wenn Sie wissen, was ein 3D-Drucker tut, dann ist es leicht zu verstehen, warum 3D-Scanner immer beliebter werden.

3D-Drucker verwenden eine CAD-Datei, um ein Objekt zu drucken. Möglicherweise möchten Sie eine Kopie eines vorhandenen Objekts drucken, z. B. eine zerbrochene Kunststoffabdeckung. In diesem Fall ist ein 3D-Scanner sehr nützlich, da Sie das Objekt nicht manuell messen müssen. Stattdessen können Sie das Objekt einfach einscannen, die CAD-Datei auf einen Computer hochladen und dann in 3D drucken.

3D-Scanner werden häufig in der Spieleindustrie, der Virtual-Reality-Industrie und der Filmindustrie eingesetzt.

Lesen Sie weiter, um zu erfahren, wie 3D-Scanner funktionieren.

Was ist 3D-Scannen?

Der Prozess des Scannens eines Objekts, um seine Daten, wie Koordinaten, Farben und mehr zu erhalten, wird als 3D-Scannen bezeichnet. Die Daten können zur Erstellung eines 3D-Modells verwendet werden, das dann mit einem 3D-Drucker gedruckt werden kann.

In der Vergangenheit war das 3D-Scannen sehr teuer. Mit der zunehmenden Beliebtheit von 3D-Druckern sind jedoch auch die Preise für 3D-Scanner gesunken.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, wie man ein Objekt in ein 3D-Programm einscannen kann. Eine der beliebtesten Methoden ist die Verwendung einer Handykamera. Wir haben bereits darüber geschrieben, wie Sie mit Ihrem Handy 3D-Scans durchführen können.

Wie funktioniert ein 3D-Scanner?

Ein 3D-Scanner sammelt Daten in Form von Entfernungen, die in seinem Sichtfeld liegen. Wie eine normale Kamera kann der Scanner keine Daten erfassen, wenn das Sichtfeld verdeckt oder schlecht sichtbar ist.

Man kann sagen, dass eine Kamera Farbinformationen sammelt, während ein 3D-Scanner Abstandsinformationen sammelt.

Normalerweise reicht ein einziger Scan eines Objekts nicht aus. Man muss das Objekt mehrmals und aus verschiedenen Richtungen scannen, um ein gutes 3D-Modell zu erhalten.

3D-Scanner arbeiten mit unterschiedlichen Technologien. Auch ihre Fähigkeiten variieren je nach Hersteller.

Wofür kann ich einen 3D-Scanner verwenden?

Ein 3D-Scanner kann für verschiedene Aufgaben verwendet werden. Die häufigste Aufgabe besteht jedoch darin, eine Kopie eines Gegenstands zu erstellen. Wenn z. B. ein Stück Plastik an einem alten Fahrrad gebrochen ist oder ein Fuß eines alten Sessels auseinandergebrochen ist, können Sie einen 3D-Scanner verwenden, um ein Bild des Teils zu erhalten, anstatt das Teil von Grund auf neu erstellen zu müssen.

In der Industrie werden 3D-Scanner in der Filmindustrie, in der Spieleindustrie und in der Virtual-Reality-Industrie eingesetzt. Die Geräte werden auch im Industriedesign, in der Robotik, bei der Herstellung von Prothesen und bei Reverse-Engineering-Aufgaben eingesetzt.

3D-Scanner-Technologie

Beim 3D-Scannen kommen verschiedene Technologien zum Einsatz. In diesem Leitfaden gehen wir auf die gängigsten ein.

Viele Hersteller haben ihre eigenen, einzigartigen Technologien, die oft patentiert sind. Wir werden hier nicht auf diese Technologien eingehen, da sie recht kompliziert sind.

Bevor wir uns mit den verschiedenen Technologien befassen, wollen wir ein wenig auf die Photogrammetrie eingehen. Dies ist eine weitere Möglichkeit zur Erstellung eines 3D-Modells, die jedoch nicht so effizient wie das 3D-Scannen ist. Bei der Photogrammetrie wird eine Kamera (auch eine Smartphone-Kamera funktioniert gut) verwendet, um ein Modell zu erstellen. Lesen Sie unten mehr über diese Methode.

[su_note]Der Prozess des Scannens eines Objekts ist nur so gut, wie es die Software zulässt.[/su_note]

1. Photogrammetrie

Die Photogrammetrie ist eine Methode, bei der ein Objekt fotografiert wird, um ein 3D-Modell zu erstellen. Dabei werden mehrere Fotos eines Objekts aus verschiedenen Blickwinkeln aufgenommen, um das Modell zu erstellen.

Beim 3D-Druck ist die Fotogrammetrie oder Photogrammetrie eine kostengünstigere Methode, um ein Objekt in ein 3D-Modell zu scannen. Diese Methode kann mit einer guten Smartphone-Kamera durchgeführt werden.

Die Photogrammetrie ist eine unterhaltsame Art, einen Gegenstand zu scannen, wenn man ein begrenztes Budget hat.

Sie können sogar einen “Tisch” drucken, um das Objekt zu platzieren. Der Tisch kann einen Arm haben, der die Kamera hält. Sie können den Arm um das Objekt drehen, um kontinuierlich und im rechten Winkel Bilder zu machen.

Nachdem Sie die Bilder aufgenommen haben, müssen Sie sie in einem Programm zusammenstellen oder registrieren, das alles zu einem 3D-Modell zusammensetzt.

Lesen Sie unseren Leitfaden zum 3D-Scannen mit Ihrem Handy, um mehr über Photogrammetrie zu erfahren.

2. Flugzeit

Die Flugzeitmessung (Time-of-Flight, TOF) ist anspruchsvoller als die Photogrammetrie. Hier verwendet der Scanner Laser zur Steuerung des Objekts. Die Entfernung wird bestimmt, indem die Zeit gemessen wird, die der Laser abgefeuert wird, bis er zurückkehrt. Deshalb wird das Verfahren auch als “Time-of-Flight” bezeichnet.

Ein typischer 3D-Scanner mit Time-of-Flight-Technologie kann zwischen 10.000 und 100.000 Punkte pro Sekunde messen.

Sie können diese Art von Scanner um das Objekt oder den Gegenstand herum bewegen. Alternativ können Sie auch Spiegel oder andere Methoden verwenden, um das gesamte Objekt zu scannen.

3. Triangulation

Eine weitere Methode des 3D-Scannens ist die Triangulation. Die 3D-Scanner, die nach der Triangulationsmethode arbeiten, verwenden ebenfalls einen Laserstrahl, um den Abstand zwischen Scanner und Objekt zu messen. Anstatt jedoch die Zeit zu messen, die das Licht braucht, um zurückzukehren, misst eine Kamera am Gerät, wo sich der Laserpunkt befindet.

Da sich der Laserpunkt an verschiedenen Stellen des Objekts im Sichtfeld der Kamera befindet, können Sie mithilfe der Triangulation die Abstände berechnen und ein 3D-Modell erstellen.

4. Strukturiertes Licht

Strukturiertes Licht ist eine relativ neue Technologie, die von etwas teureren 3D-Scannern verwendet wird. Bei dieser Methode wird Licht verwendet, das z. B. in einem Gittermuster auf ein Objekt projiziert wird. Das Licht wird verwendet, um die Verformung des Gittermusters zu messen und so ein 3D-Modell zu erstellen.

Die Methode des strukturierten Lichts kann viele verschiedene Punkte innerhalb des Sichtfelds gleichzeitig messen, anstatt nur einen Punkt auf einmal. Dies hat den Vorteil, dass man Fehler korrigieren und sogar bewegte Objekte in 3D-Modelle einscannen kann.

3D-Scanner, die die Methode des strukturierten Lichts verwenden (z. B. HP Structured Light Scanner Pro S3), haben eine viel höhere Präzision und Geschwindigkeit als die, die die anderen drei erwähnten Technologien verwenden. Darüber hinaus ermöglicht diese Technologie, dass Objekte (auch bewegte Objekte oder Subjekte) je nach 3D-Scanner sehr schnell bewegt werden können.

In unserem Leitfaden “Wie funktioniert ein 3D-Scanner?” finden Sie weitere Informationen über diese 3D-Scannertechnologien.

Vorteile und Nachteile von 3D-Scannertechnologien

Die oben beschriebenen 3D-Scannertechnologien haben verschiedene Vor- und Nachteile. Im Folgenden finden Sie einen Überblick über die Vor- und Nachteile der verschiedenen Technologien.

Flugzeit Pro & Kontra

Das Time-of-Flight-Verfahren ist eine gängige 3D-Scanmethode. Der Vorteil dieser Technologie ist, dass sie über sehr große Entfernungen eingesetzt werden kann, sogar über mehrere Kilometer. Das liegt daran, dass bei dieser Technologie die Zeit gemessen wird, die das Licht braucht, um zurück zu prallen.

Der Nachteil von Time-of-Flight ist jedoch, dass die Lichtgeschwindigkeit nur sehr schwer zu messen ist. Außerdem kann das Licht, wenn es an einer Kante abprallt, mehrfach zurückgeworfen werden. Das macht es schwierig, ein genaues 3D-Modell zu erstellen.

Triangulation Pro und Kontra

Die Triangulation ist sehr genau bei der Berechnung von Entfernungen.

Allerdings können Sie mit dieser Technik nur kurze Entfernungen messen.

Strukturiertes Licht Pro & Contra

Strukturiertes Licht ist eine sehr genaue und schnelle Methode zur Erstellung eines 3D-Modells. Die Technologie kann auch verwendet werden, um bewegte Objekte in 3D-Modelle zu scannen.

Der Nachteil von strukturiertem Licht ist jedoch, dass es teuer ist. Daher ist es eher für Organisationen und Unternehmen als für Privatpersonen geeignet.

Handgehaltene 3D-Scanner

Auf dem Markt gibt es so genannte Handheld-3D-Scanner. Diese Scanner sind gut, mobil, einfach zu bedienen und funktionieren mit Laptops. Sie können einen Handheld-3D-Scanner mitnehmen, um ein Objekt zu scannen.

Bevor Sie einen tragbaren 3D-Scanner kaufen, sollten Sie überlegen, wofür Sie ihn verwenden möchten. Wenn Sie zum Beispiel mehrere Scans pro Tag durchführen, kann es schwierig sein, den Scanner beim Scannen die ganze Zeit in der Hand zu halten. Für ein solches Unterfangen wäre ein stationärer Scanner die bessere Wahl.

Handgehaltene 3D-Scanner sind besser geeignet, wenn Sie schwer zugängliche Stellen scannen oder sich auf den Weg machen müssen, um einen Scan eines Objekts zu erhalten.

3D-Scan-Software

Auf dem Markt gibt es verschiedene 3D-Scanner-Software. Mit dieser Software können die gescannten Daten als 3D-Modell projiziert werden.

Die Photogrammetrie beispielsweise arbeitet mit einer Software, die mehrere Bilder zu einem 3D-Objekt zusammenfügt. Andere Technologien wie Time-of-flight benötigen eine eigene Software, um die Punkte zu einem 3D-Modell zu kombinieren.

3D-Scansoftware ist recht teuer. Es gibt jedoch eine Reihe von kostenlosen Versionen von Drittanbietersoftware, die Sie verwenden können. In einigen Fällen ist die Software auch im Kauf eines 3D-Scanners enthalten.

Für die Photogrammetrie stehen viele kostenlose Softwareprogramme zur Verfügung. Beispiele für diese Software sind Autodesk ReCap, RealityCapture, Regard3D, COLMAP, VisualSFM, 3DF Zephyr, Pix4D und Imagine Photogrammetry.

Lesen Sie unseren Leitfaden über die beste 3D-Scanner-Software auf dem Markt.

 

Organisationen und Institute

Unternehmen, Organisationen oder Institute benötigen möglicherweise einen 3D-Scanner und können sich ein fortschrittliches Gerät leisten, das für die Ausbildung oder andere Zwecke verwendet werden kann.

Unternehmen können 3D-Scanner auch für ihr Geschäft nutzen, zum Beispiel für die Herstellung von Produkten für den Ersatzteilmarkt.

Egal, ob Sie einen günstigen oder einen teuren 3D-Scanner kaufen, das Gerät wird Ihnen helfen, Zeit zu sparen. Je nach den Fähigkeiten Ihres 3D-Scanners können Sie ihn für private oder kommerzielle Zwecke verwenden. Zum Beispiel können Sie scannen, 3D drucken und Ersatzteile von Gegenständen verkaufen.

Wie man einen 3D-Scanner kauft

Wenn Sie einen 3D-Scanner kaufen möchten, gibt es einige Dinge zu beachten. Legen Sie zunächst fest, wofür Sie den 3D-Scanner verwenden werden. Außerdem sollten Sie prüfen, wie schnell und genau der Scanner sein muss. Und schließlich sollten Sie überlegen, wie oft Sie ihn benutzen werden.

Nachdem Sie diese Fragen beantwortet haben, können Sie entscheiden, ob sich die Investition in einen 3D-Scanner lohnt oder nicht. Vielleicht werden Sie feststellen, dass die Photogrammetrie für Sie die bessere Option ist. Wenn Sie nur etwas Einmaliges erstellen möchten, wäre es vielleicht sogar ideal, wenn Sie sich hinsetzen, das Objekt von Hand vermessen und die Punkte in einem CAD-Programm aufzeichnen.

Für Privatpersonen empfehlen wir nicht, einen teuren 3D-Scanner zu kaufen. Der Grund dafür ist, dass die Geräte in der Regel keinen guten Wiederverkaufswert haben. Die 3D-Scannertechnologie entwickelt sich schnell weiter, und jedes Jahr werden neue Modelle vorgestellt. Wenn Sie Ihren Scanner entsorgen möchten, um ihn aufzurüsten, kann es daher schwierig sein, einen Käufer zu finden.

Außerdem ist es wichtig, die Funktionsweise von 3D-Druckern zu verstehen und einige CAD-Kenntnisse zu haben, wenn Sie mit dem 3D-Scannen beginnen möchten. Lesen Sie unseren Leitfaden zur Auswahl eines 3D-Scanners für einen 3D-Drucker, um ausführliche Informationen zu erhalten.

Einen 3D-Scanner mieten

Kann man einen 3D-Scanner mieten? Ja!

Es gibt eine Reihe von Stellen, an denen Sie 3D-Scanner mieten können. Sie müssen nur wissen, wo Sie suchen müssen. Unserer Erfahrung nach gibt es hier einige Websites, die einen Verleihservice anbieten.

Sie können auch bei Google nach “3D-Scanner mieten” suchen, um die für Sie am besten geeignete Alternative zu finden.