Ratgeber
Wer dreidimensionale Objekte einscannen möchte, um mit den digitalen Daten am Computer zu arbeiten, benötigt einen Scanner mit 3D-Funktion.
Was kann man mit einem Scanner alles machen? Für welche Zielgruppen sind 3D-Scanner ideal und worauf sollte vor dem Kauf geachtet werden? Im Conrad-Ratgeber schauen wir genauer hin.
Mit dem Gerät werden Objekte mit wenig Aufwand digitalisiert. Es gibt Scanner, die als Handgeräte besonders mobil sind und einfach um das Scanobjekt herumgeführt werden und Desktop-3D-Scanner, die eine Auflagefläche für die Objekte vorsehen
Anders als ein handelsüblicher Dokumentenscanner, der nur 2D-Bilder erfasst, erfassen 3D-Scans die exakte Geometrie der Objekte, das gilt sowohl für Alltags- und Kunstgegenstände als auch für Bauteile oder menschliche Körper.
Nach der Digitalisierung können die 3D-Modelle mittels Software bearbeitet werden, um beispielsweise einen 3D-Druck in Auftrag zu geben.
Welche Vorteile habe ich mit einem 3D-Scanner?
Werden 3D-Modelle über das Scannen eines Objekts erzeugt, geschieht das anwenderfreundlich und in kurzer Zeit. Sollen Entwürfe stattdessen von Grund auf am Computer entstehen, wird meist eine komplexe CAD-Software und das entsprechende Wissen über ihre Nutzung benötigt.
Die Objektdaten auf diese Weise zu erstellen ist nicht nur zeit- und kostenaufwendiger, es besteht auch eine größere Fehlerwahrscheinlichkeit. Entwürfe aus einer CAD-Datei müssen im Anschluss als physischen Prototypen gefertigt, in der Praxis getestet und bei Fehlern angepasst werden.
Software
Beim Scannen werden Bildpunkte im Raum bestimmt und die Informationen ihrer Lage ins Verhältnis zueinander gesetzt. Von einem angenommenen Nullpunkt aus werden die Bildpunkte auf Skalen für Höhe, Länge und Breite bestimmt. Die Rechenleistung übernimmt eine Software, die entweder auf dem angeschlossenen PC installiert ist oder in einer App auf dem Smartphone liegt.
Computer mit Windows und Smartphones mit Android unterstützten Software beziehungsweise App sehr gut.
Scanmethoden
Eine sehr häufig eingesetzte Scantechnologie ist das Structured-Light-Verfahren. Mit projizierten Lichtmustern und einer Kamera werden die Informationen über die Bildpunkte gesammelt.
Eine zweite und dritte Alternative sind Laserscanner und Scanner mit Infrarotsensoren. Ein viertes Verfahren ermittelt Raumdaten allein über ein bildbasiertes Verfahren, das allerdings keine hohe Auflösung ermöglicht.
Dateiformate
Es gibt verschiedene Dateiformate, die beim Scannen erzeugt werden können. Die wichtigsten Formate im Überblick:
Wavefront OBJ – offenes Dateiformat für geometrische 3D-Formen
STL –„Surface Tessellation Language“- Format als heutiger Industriestandard
PLY – Polygon-File-Format mit der Möglichkeit, weitere Eigenschaften in die Datei zu speichern
DXF – „Drawing Interchange File“-Format von Autodesk zum Austausch von CAD-Daten
Wie genau sind 3D-Scans?
Digital Objects können für Forschung, Industrie und Co. nur verwendet werden, wenn die Genauigkeit der Scanergebnisse so hoch wir möglich ist.
Eine gute Genauigkeit beginnt bei maximal 0,3 Millimeter Abweichung, noch besser sind nicht mehr als 0,1 Millimeter.
Bewegen sich Scanner in diesem Bereich, ist die Abweichung kleiner als die Dicke eines menschlichen Haars. Die maximale Genauigkeit der 3D-Profi-Scanner liegt bei nur 0,05 Millimeter (50 Mikron).
Maschinenbau
3D-Modelle dienen hier sowohl der Prototyp-Konstruktion als auch der Qualitätssicherung besehender Designs. Ein bekannter Scanner der Industrie ist Artec Space Spider.
Architektur
Um für die Außen- und Innenarchitektur bestehende oder neue Designs zu erfassen, werden 3D-Scans genutzt. Auf diese Weise lassen sich selbst Vermessungen ganzer Gebäude erstellen.
Polizeiarbeit
Bei der modernen Beweissammlung werden Objekte über das Scannen erfasst. So kann beispielsweise in der Unfallrekonstruktion ein Verkehrsunfall analysiert werden. Auch in der Forensik können dank tragbarer 3D-Scanner die Tatorte sofort digitalisiert werden.
Medizinbranche
Um die Komplexität des menschlichen Körpers und seiner Organe zu erfassen, sind 3D-Scans ideal geeignet. Das Bildmaterial wird in der Zahnmedizin, der Orthopädie und der Chirurgie genutzt, aber auch zur allgemeinen Diagnostik oder zur Fertigung von individuellen Prothesen. Darüber hinaus können OP-Trainingsszenarien für angehende Mediziner erstellt werden.
Kultursektor
Dank 3D-Bildern von Kulturgütern können diese ohne das Risiko einer Beschädigung untersucht werden. Über die Archivierung auf verschiedenen Servern werden sie zudem sicher für die Nachwelt erhalten. Auch die Eröffnung von Online-Museen ist möglich.
Filmindustrie und Spieleentwicklung
Zur digitalen Nachbearbeitung abgedrehter Szenen, zur Entwicklung von Animationsfilmen und bei der Gestaltung visueller Effekte in Videospielen erleichtert die Arbeit mit gescannten Menschen und Objekten die Stunt- und Effektgestaltung.
Scanbereich
Beim Scanning müssen alle benötigen Punkte im Sichtfeld der Kamera liegen. Bei Desktop-3D-Scannern entscheidet die Ablagefläche über die maximale Größe der scannbaren Objekte. Mit einem Handheld-Gerät entsteht der größte Scanbereich, da der 3D-Scanner selbst um große Objekte geführt werden kann.
Abstand zum Objekt
Ebenso wichtig wie der maximale Scanbereich ist der erlaubte Abstand beim Scannen. Es gibt sowohl einen Mindestabstand als auch einen Maximalabstand, die beide für saubere Aufzeichnungen eingehalten werden müssen.
Schnittstellen
Für den Datenaustausch zwischen Scanner und PC oder Smartphone sind passende Schnittstellen nötig. Am häufigsten wird mit einer USB-Schnittstelle gearbeitet. Einige Geräte bieten auch HDMI, sodass ein Scanergebnis sofort auf einem Monitor angezeigt werden kann.
Software
Neben dem 3D-Scanner als Hardware spielt die mitgelieferte oder optional erworbene Software eine entscheidende Rolle bei der einfachen und zugleich zielführenden Handhabung.
Drehtisch als Zubehör für Handhelds
Das Scannen per Hand ist nicht in jedem Anwendungsbereich ideal. Wer eine mobile Nutzung mit mehr Komfort kombinieren möchte, findet praktisches Zubehör wie einen Drehtisch.
