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Drei 3D-Scanner im Vergleich

| Autor: Simone Käfer

Digitalmodell eines Unterschenkels, erstellt mit dem 3D-Scanner Artec Eva.
Digitalmodell eines Unterschenkels, erstellt mit dem 3D-Scanner Artec Eva. (Bild: Artec 3D)

Komplette Vermessungen von Werkstücken mit wenig Aufwand und in kurzer Zeit wurden durch 3D-Scanner möglich. Sie sind auch eine wichtige Grundlage für das Reverse Engineering. Hier stellen wir Ihnen drei vor.

- Eva von Artec 3D erfasst 2 Mio. Punkte in der Sekunde mit einer 3D-Punktgenauigkeit von 0,1 mm.

- Bei Comet L3D 2 von Zeiss liegt der 3D-­Punkt­abstand in einem Messfeld von 100 mm bei 48 µm.

- Das Einsteigermodell Primescan von Aicon 3D Systems kann auch glänzende oder dunkle Oberflächen einscannen.

Kevin Langlois, Doktorand an der Freien Universität Brüssel, ist Mitglied der Forschungsgruppe Robotics & Multibody Mechanics (R&MM) und beschäftigt sich mit motorgetriebenen Exo­skeletten. Diese müssen an jeden Menschen angepasst werden, da die Gliedmassen, deren Beweglichkeit und der Gang einer Person absolut individuell sind. Bei den ersten Ausführungen mit verstellbaren Orthesen, die durch Riemen und Klammern am Körper befestigt wurden, verrutschten die Befestigungen zu oft.

Die Forschungsgruppe fand eine andere Lösung: Über 3D-Scanner wurde die Anatomie einer Person ermittelt und eine Orthese angefertigt, die dieser Anatomie exakt entspricht. Genauer gesagt werden hier die physikalischen Schnittstellen des Exoskeletts in 3D gescannt, da sie die mechanische Verbindung zwischen Mensch und Roboter sind. Um diese Lösung umzusetzen, erwarb die Forschergruppe den 3D-Objektscanner Artec Eva von Artec 3D bei dem Gold-Partner 4C Creative CAD CAM Consultants. Eva erfasst 2 Mio. Punkte in der Sekunde mit einer 3D-Punktgenauigkeit von 0,1 mm.

Artec Eva ist ein handgeführter 3D-Scanner, mit einer Punktgenauigkeit von 0,1 mm.
Artec Eva ist ein handgeführter 3D-Scanner, mit einer Punktgenauigkeit von 0,1 mm. (Bild: Artec 3D)

Der Handscanner mit Modellierungssoftware

Um eine massgeschneiderte Orthese anzufertigen, bestimmt Langlois zunächst die Bereiche, die erfasst werden müssen, zum Beispiel den Unterschenkel. Dann wählt er eine oder mehrere Personen aus, an denen die Orthese getestet wird. Diese Personen werden gescannt und die Scan-Daten in der 3D-Modellierungssoftware Artec Studio verarbeitet. Im Anschluss an eine Nachbearbeitung wird die STL-Datei in ein CAD-Programm exportiert, wo eine perfekt sitzende Orthese designt wird. Der letzte Schritt besteht darin, die Orthese mithilfe eines additiven Fertigungsverfahrens herzustellen.

Nach dem 3D-Druck der Orthese wird diese mit Carbonfaser und dem Verbundwerkstoff Epoxidharz verstärkt. 3D-Scanning und 3D-Druck sind im Vergleich zu einer Gipsform auch deshalb besonders vorteilhaft, weil die Daten digital gespeichert werden können. Aus Konstruktionssicht hat das digitale Verfahren den Vorzug, dass die betroffene Person umfassend in den Bau des Roboters einbezogen werden kann. Es bietet ausserdem mehr Freiheiten bei der Herstellung der Orthese, da es den Einsatz von CAM-Verfahren zulässt. Das wiederum kann Kosten sparen und sowohl die Qualität als auch die Anwendbarkeit der Produkte verbessern. Die Vorteile dieses Herstellungsverfahrens sollen derzeit anhand von Versuchen nachgewiesen werden.

Ergänzendes zum Thema
 
Drei Fragen an den Anwender

Der Comet L3D 2 von Zeiss ist mit der hauseigenen Software Colin 3D kompatibel, die unter anderem das gescannte Objekt im Messfeld positioniert.
Der Comet L3D 2 von Zeiss ist mit der hauseigenen Software Colin 3D kompatibel, die unter anderem das gescannte Objekt im Messfeld positioniert. (Bild: Zeiss Optotechnik)

Für Einsteiger und Fortgeschrittene

Einen einfachen Einstieg in die optische 3D-Digitalisierung will Carl Zeiss Optotechnik mit dem Comet L3D 2 Base ermöglichen. Das Messvolumen dieser Light-Variante ist auf die zwei Messfelder 100 und 250 mm begrenzt, wer fünf vorzieht, muss sich den Scanner Comet L3D 2 leisten. Hier liegt der 3D-Punktabstand im Messfeld 100 bei 48 µm, im Messfeld 250 beträgt er 105 µm. Die schnellste Messzeit gibt der Hersteller mit etwa 1 s an. Softwareseitig ist das Gerät kompatibel mit Zeiss Colin 3D, das Anwender bei der Positionierung des zu scannenden Objekts im Messfeld sowie der Dokumentation, Visualisierung, Analyse und Bearbeitung dreidimensionaler Daten unterstützt. Der 3D-Scanner ist portabel und mit einem Dreibein- oder Säulenstativ mit manueller Dreh-/Schwenkachse immer stabil.

Der Primescan ist das Einsteigermodell von Aicon. Es gibt ihn sowohl mit blauem als auch mit weißem Messlicht.
Der Primescan ist das Einsteigermodell von Aicon. Es gibt ihn sowohl mit blauem als auch mit weißem Messlicht. (Bild: Aicon)

Das Einsteigermodell auch für glänzende Oberflächen

Ebenfalls eine Einsteigervariante hat Aicon 3D Systems im Angebot. Allerdings soll der Primescan keine abgespeckte Version eines vorhandenen Scanners sein, sondern eine völlig neue Entwicklung. Mit der Software Optocat nutzt er aber die gleiche Algorithmik, um Punktewolken zu erzeugen, wie seine grossen Brüder Stereoscan und Smartscan. Bei den Messfeldern können Kunden zwischen Grössen von 50 bis 700 mm wählen und bei der Kameraauflösung zwischen 2, 5 oder 8 Megapixeln, je nach benötigter Auflösung am Objekt und gewünschter Genauigkeit. Der Primescan ist wahlweise mit Blue-Light- oder White-­Light-Technik erhältlich. Der besonders lichtstarke Projektor ermöglicht das Scannen stark glänzender oder dunkler Oberflächen ohne Vorbehandlung. Prime­scan ist in etwa so gross wie ein DIN-A4-Blatt und wiegt rund 4 kg.

Dieser Beitrag ist stammt von unserem Partnerportal maschinenmarkt.vogel.de

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