3D Scan

Beim 3D Scannen wird ein Objekt möglichst vollständig dreidimensional digital vermessen. Es werden sehr viele Punkte von der Oberfläche gleichzeitig erfasst. Hierfür werden spezielle Messsysteme, wie z.B. 3D Scanner, eingesetzt. Beim optischen 3D Scannen wird das Objekt vor dem 3D Scanner oder der 3D Scanner um das Objekt bewegt. Es einstehen viele Einzelscans. Die entstandenen Datensätze werden anschließend so transformiert, dass sie in einem gemeinsamen Koordinatensystem vorliegen.

Nach diesem Schritt (Registrierung, Koordinatentransformation oder Ausrichtung) werden die Punkte zu einer gemeinsamen Punktwolke vereint.

Die Dichte der gemessenen Punkte bestimmt die Auflösung vom 3D Scannen. Das Ergebnis vom 3D Scannen ist ein digitaler Datensatz, der die Geometrie eines Objektes vollständig beschreibt.

Früher war die vollständige 3D-Vermessung eines Objekts nur möglich, indem man es mit einer Messmaschine Zeile für Zeile und sehr geringen Linienabständen abtastete. Heutzutage wird 3D-Scannen hauptsächlich durch optische Verfahren oder Computertomografie durchgeführt.

Die gängigsten 3D-Scan-Verfahren sind:

Laserscannen
Beim Laserscannen wird die exakte Messung der Distanz zwischen dem ausgesendeten Signal und dessen Rückkehr genutzt, um den Abstand zwischen dem Sensor und dem Messobjekt präzise zu bestimmen. Da dabei nur ein Laserstrahl verwendet wird, muss dieser das gesamte Objekt dicht überstreichen, um es vollständig zu erfassen. Messarme oder optisch getrackte Systeme, wie Lasertracker, lenken den Laserstrahl periodisch auf einer Linie aus und bewegen den Messkopf relativ zum Objekt. So entsteht durch das Abtasten in Streifen ein vollständiger 3D-Scan. 360-Grad-Rundumscanner arbeiten, indem sie den Strahl um eine Achse lenken und den Messkopf um eine zweite Achse bewegen. Dadurch können sie alle sichtbaren Flächen des Objekts von einem zentralen Punkt aus in einem Schritt vermessen. Die Genauigkeit von Laserscannern hat mittlerweile beeindruckende Werte erreicht.

Projektionsscannen
Beim Projektionsscannen, auch als Streifen- oder Blue-Light-Scanning bekannt, projiziert ein Projektor codierte Lichtmuster auf das Objekt. Eine versetzt angeordnete Kamera erfasst die zurückgestreuten und durch die Objektgeometrie verzerrten Muster. Eine Software berechnet daraus die 3D-Informationen und erzeugt so ein präzises Abbild des Objekts.

Computertomografie
Bei der Computertomografie wird das Objekt auf einem Drehtisch positioniert und aus verschiedenen Winkeln geröntgt. Aus den unterschiedlichen Grauwerten der Röntgenbilder lässt sich anschließend ein hochauflösendes, vollflächiges 3D-Modell erstellen.

Fotogrammetrie
Hierbei wird aus einer Vielzahl von Objektfotos eine 3D-Geometrie berechnet. In der Industrie spielt Fotogrammetrie heute jedoch kaum noch eine Rolle.

Die Begriffe „Auflösung“ und „Genauigkeit“ werden beim 3D-Scannen häufig miteinander verwechselt, obwohl beide entscheidend für die Qualität eines 3D-Scans sind. Hier sind die Definitionen dieser Begriffe:

• Auflösung: Die Auflösung beim 3D-Scannen beschreibt den Abstand zwischen benachbarten Messpunkten auf einem Objekt. Eine hohe Auflösung zeigt sich durch besonders scharf abgebildete Kanten.
• Genauigkeit: Die Genauigkeit bezieht sich auf die Toleranz, mit der die einzelnen Punkte auf einem Objekt relativ zueinander gemessen werden. Eine hohe Genauigkeit erkennt man zum Beispiel daran, dass ein kalibrierter Prüfkörper gescannt wird und die resultierenden Daten mit den Kalibrierdaten übereinstimmen.

3Dpadelt setzt hochpräzise 3D-Scanner aus der industriellen Messtechnik ein. Unsere Systeme messen mit der maximal möglichen Genauigkeit, die abhängig von der Größe des jeweiligen Objekts ist. Diese Messergebnisse werden häufig in der Qualitätskontrolle verwendet und bieten vollständige, farbcodierte Abweichungsdarstellungen zwischen Ist- und Sollgeometrien.

Hersteller von Scannern und Computertomografen definieren die Genauigkeit ihrer Systeme entweder anhand frei im Raum stehender Zahlen oder gemäß vereinbarter Normen. Üblicherweise beziehen sich diese Angaben auf die Messung von Mittelpunkten oder Flächen definierter Probekörper. Da 3D-Scans extrem viele Messpunkte erfassen, werden Ungenauigkeiten in den Angaben oft übersehen.

Bei der 3D-Vermessung bezieht sich „Genauigkeit“ auf die relative Präzision der gemessenen Punkte zueinander. Die erreichbare Genauigkeit hängt im Wesentlichen von der Größe des zu vermessenden Objekts und dem verwendeten Messverfahren ab. Auch die Vorbereitung der Probe sowie die Lagerung und Temperatur der Teile spielen eine entscheidende Rolle.

Um hochpräzise 3D-Messungen zu erzielen, sind ein exakt temperierter Messraum und ausreichend präzise Aufspannmittel erforderlich.

Die erreichbaren Genauigkeiten sind:

• 3D-Scanmikroskopie: besser als 0,001 mm.
• Taktile 3D-Scans in einer Aufspannung: abhängig von der Objektgröße zwischen 1 µm und wenigen 0,01 mm für Objekte bis zu 2000 mm Kantenlänge. Für Objekte bis ca. 20 mm liegt die Messgenauigkeit bei etwa 2 µm. Bei Objekten von 20 bis 2000 mm beträgt die Genauigkeit etwa 1/10000 der größten Abmessung.
• Messarme mit Laserscannern oder optischen Trackingsystemen: ca. 0,1 mm Genauigkeit.
• 360-Grad-Rundumscanner: ca. 0,3 mm für Objekte mit einer Größe von bis zu 6 m.

Um Passmaße oder Toleranzen eines Objekts zu prüfen, kombiniert 3Dpadelt verschiedene Messsysteme. So können Daten aus dem 3D-Scan mit denen eines Lasertrackers oder einer Koordinatenmessmaschine kombiniert werden. Besondere Sorgfalt bei den Umgebungsbedingungen ist entscheidend, um höchste Genauigkeit beim 3D-Scannen zu erreichen. Das Messobjekt muss ausreichend lange auf eine eng tolerierte Messtemperatur gebracht werden, um reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen. Auch die exakte Aufspannung des Objekts muss definiert werden, um es im gewünschten Zustand zu messen.

Viele Faktoren beeinflussen die tatsächliche Genauigkeit und den Aufwand der Messungen. Deshalb ist es ratsam, zunächst festzulegen, welche Genauigkeit für einen 3D-Scan erforderlich ist, um das optimale Angebot erstellen zu können. Wir beraten Sie gerne darüber, welche Genauigkeit für Ihr 3D-Scanprojekt sinnvoll und wirtschaftlich ist. Zudem bieten wir die vollständige Erstellung von Erstmusterprüfungen sowie eine serienbegleitende Qualitätsüberwachung auf Grundlage unserer präzisen 3D-Vermessungen an.

Beim 3D-Scannen unterscheiden wir zwischen der maximal möglichen und der sinnvollen Auflösung. Technisch ist es möglich, beliebig große Objekte mit einer Auflösung von 0,001 mm zu scannen. In den meisten Fällen sind jedoch andere Auflösungen sinnvoller. Bei einem einzelnen 3D-Scan können bereits bis zu 16 Millionen Messpunkte von der Objektoberfläche erfasst werden. 3Dpadelt optimiert diese Daten, sodass Sie eine hohe Auflösung in Bereichen mit vielen Details und starken Krümmungen erhalten. In Bereichen mit glatten Flächen und wenigen Merkmalen wird die Auflösung entsprechend angepasst.

Wir bieten Ihnen Daten in jeder gewünschten Auflösung, die optimal auf Ihre Anforderungen abgestimmt sind.

Die Auflösung eines 3D-Scans wird immer an die spezifische Aufgabe und den Verwendungszweck der Daten angepasst. Für das Kopieren von Teilen, beispielsweise durch 3D-Druck oder CNC-Fräsen, ist eine Auflösung von 0,1 mm oft ausreichend. Bei der Nachkonstruktion von Teilen wird die Auflösung so gewählt, dass jeder Radius mit mindestens 5 Punkten auf der Verrundung dargestellt werden kann.

Es ist daher wichtig, zunächst zu klären, wofür die 3D-Scan-Ergebnisse benötigt werden. Mit diesem Wissen erstellen wir Ihnen ein Angebot, das die optimale Auflösung für Ihren Zweck bietet – und das zum bestmöglichen Preis. Gerne beraten wir Sie zu Ihrer konkreten Aufgabenstellung.

Die Auflösung beim 3D-Scannen hängt vom verwendeten Messgerät ab und kann je nach Messverfahren in bestimmten Stufen eingestellt werden. Die maximale Auflösung beträgt etwa 1 Million Messpunkte pro mm², was einer Auflösung von 0,001 mm entspricht. Dies ist besonders dann sinnvoll, wenn Oberflächenstrukturen auf Halbleitern oder Mikrostrukturen analysiert werden müssen.

Für die 3D-Vermessung von Schmuck, wie Brillanten oder feinste Kunststrukturen, sowie bei der Vergrößerung von Münzen oder Naturteilen, ist eine Auflösung von 0,01 mm erforderlich. Bei größeren Objekten würde eine derart hohe Auflösung jedoch zu einem enormen Datenvolumen führen. Für die Herstellung von Teilen mittels CNC-Fräsen ist eine Auflösung von 0,03 mm ausreichend, da kleinere Werkzeugradien selten verwendet werden.

3Dpadelt ist spezialisiert auf die Arbeit mit hohen Auflösungen. So haben wir bereits zahlreiche 3D-Scans von Farbstrukturen, Rinden und Holzstrukturen in einer Auflösung von 0,03 mm bis 0,05 mm für Flächen bis zu 15 m² erstellt – und das lückenlos in einem Stück.

Eine so hohe Auflösung erreichen wir durch das Scannen mit einem kleinen Messfeld. Der Gesamtscan entsteht durch das präzise Ausrichten aller einzelnen Scans in einem gemeinsamen Koordinatensystem. Je kleiner das Messfeld, desto mehr Scans sind erforderlich. Die Auflösung ist eine Eigenschaft der Fläche: Um die doppelte Auflösung (also den halben seitlichen Punktabstand) zu erreichen, müssen theoretisch viermal so viele Messungen durchgeführt werden. Tatsächlich sind sogar sechsmal so viele Messungen notwendig, da für das Zusammensetzen der Einzelscans Überlappungen benötigt werden. Dies bedeutet, dass der finanzielle Aufwand bei Verdopplung der Auflösung um den Faktor 6 steigt.

Rauschen bezeichnet die Abweichung von Messwerten gegenüber dem tatsächlichen Wert.

Jede Komponente eines Messsystems weist verfahrensbedingte Unschärfen auf, die zusammen die Streuung der Messwerte bestimmen.

Bevor ein Messsystem bei 3Dpadelt eingesetzt wird, durchläuft es umfangreiche Tests, um dessen Genauigkeit und das Rauschen zu prüfen.

3Dpadelt verwendet nur Messsysteme, die das geringste Rauschen aufweisen. Manche Systeme liefern kaum gefilterte Daten, während andere auf komplexe Glättungsfilter setzen, um die Messergebnisse zu optimieren.

Die geringsten Rauschwerte zeigen Messsysteme, die auf Projektionstechnik basieren. Bei der Auswertung von Messarmdaten oder optisch getrackten Laserscannern tritt neben dem Rauschen des Scannens auch die Genauigkeitsgrenze der Trackingsysteme zutage, die nicht ohne Informationsverlust geglättet werden kann. Diese Faktoren müssen bei der Weiterverwendung der Daten, z.B. im Reverse Engineering, durch geschickte Datenverarbeitung ausgeglichen werden.

Das Rauschen bei Ergebnissen der Computertomografie hängt vom verwendeten Material ab und erfordert eine detaillierte Erklärung.

3D-Scannen von Objekten in unterschiedlichen Größen

Die Wahl des richtigen Messgeräts hängt entscheidend von der Größe des zu scannenden Objekts ab. Bei 3dpadelt stehen verschiedene Verfahren und Messfelder zur Verfügung, um Objekte jeder Größe – von kleinen Münzen bis hin zu großen Yachten – präzise zu scannen. Im Folgenden finden Sie einen Überblick über die verschiedenen Messverfahren.

Sehr kleine Objekte

Für die 3D-Vermessung sehr kleiner Objekte, die nur wenige Millimeter groß sind, verwendet 3dpadelt spezielle 3D-Messmikroskope. Diese Mikroskope bieten eine extrem hohe Auflösung von bis zu 0,001 mm und eine noch größere Genauigkeit. Mit ihrer enormen Messpunktdichte eignen sie sich besonders für Objekte, die man normalerweise auch unter einem Mikroskop betrachten würde.

Objekte mit einer Größe von ca. 10 bis 400 mm

Je nach Materialbeschaffenheit und Aufgabenstellung nutzt 3dpadelt für Objekte dieser Größe entweder Streifenlichtprojektionsscanner (White-Light- oder Blue-Light-Scanning) oder Computertomografen (CT). Letztere ermöglichen es, die gesamte Geometrie eines Bauteils, inklusive aller innen und außen liegenden Flächen, präzise zu erfassen. Dies ist besonders bei komplexen Kunststoffteilen mit verdeckten Oberflächenbereichen sinnvoll, die durch reines 3D-Scannen nicht vollständig erfasst werden können. Bei der Computertomografie wird das Objekt geröntgt, wobei die erforderliche Röntgenleistung von der Dichte des Materials und der Wandstärke abhängt.

Mittlere Objekte

Wenn die Röntgenleistung des CTs nicht ausreicht, um ein Objekt vollständig und mit genügend Kontrast zu durchleuchten, kommen Streifenlichtscanner und messarmbasierte Laserscanner zum Einsatz. Projektionsscanner beleuchten das Objekt mit einer Sequenz von Mustern. Eine Kamera nimmt die Muster auf der Oberfläche auf, und daraus wird ein 3D-Datensatz errechnet. Für das Scannen einzelner, voneinander getrennter Bereiche eines Objekts wird ein Laserscanner am Messarm verwendet. Diese Methode ist besonders wirtschaftlich und genau, etwa bei Rohren, Rahmen, Lehren und Vorrichtungen.

Große Objekte

Zum 3D-Scannen von sehr großen Objekten, wie Häusern oder Industrieanlagen, setzt 3dpadelt 360°-Laserscanner mit großer Reichweite ein, wie beispielsweise den FARO Focus. Durch das Zusammenfügen einzelner 3D-Scans gibt es praktisch keine Größenbeschränkung für das Objekt. Bei jedem Scan werden mehrere hundert Millionen Messpunkte erfasst, wobei die Genauigkeit der Einzelpunktmessung etwa 1 mm beträgt.

Glänzende Oberflächen, wie sie beispielsweise durch Lack oder Politur entstehen, können beim 3D-Scannen problematisch sein. Reflektierende Objekte werden vom Streifenlichtscanner oft nicht korrekt erfasst, was zu Lücken in den Scandaten führt. Am besten eignen sich matte Oberflächen oder Objekte in hellen, glanzlosen Farben für eine präzise Vermessung. Da dies jedoch nicht immer gegeben ist, können Entspiegelungs- und Mattierungssprays eingesetzt werden. Diese speziellen Kontrastmittel wurden für die optische Vermessung entwickelt und ermöglichen es, selbst transparente Bauteile problemlos zu scannen. Das Spray hinterlässt eine dünne Schicht, die nach dem Scan leicht entfernt werden kann.

Bei hochwertigen Produkten besteht zudem die Möglichkeit, ein Entspiegelungsspray zu verwenden, das sich nach etwa 2-4 Stunden rückstandslos verflüchtigt. Gerne beraten wir Sie individuell zu Ihren Objekten.

Im Gegensatz zu optischen Scans ist die Computertomografie unabhängig von Glanz oder Transparenz, solange das Objekt vollständig geröntgt werden kann. Laserscanner können ebenfalls viele glänzende Objekte scannen, jedoch beeinträchtigen durchsichtige Flächen und Lackschichten die Scanqualität bei jedem optischen 3D-Scan. Die besten Ergebnisse erzielen Sie, wenn die Oberflächen matt sind. Für durchsichtige und lackierte Objekte bieten wir daher die Präparation mit einem Entspiegelungsmittel an.

Die Entspiegelung von Oberflächen kann auf verschiedene Weisen erfolgen. Am häufigsten wird hierfür eine Beschichtung mit Titanoxid verwendet. 3Dpadelt hat neben der Anwendung von Entspiegelungssprays auch mehrere Methoden entwickelt, um sowohl kleine als auch große Flächen zu entspiegeln.

Das Titanoxid wird in einer sehr dünnen Schicht auf das Objekt aufgetragen. Es lässt sich später einfach mit einem Pinsel oder einem trockenen Tuch wieder entfernen. Bei Objekten mit vielen Ritzen kann die Reinigung allerdings etwas aufwändiger sein.

Je nach Anwendungsfall und gewünschter Genauigkeit setzt 3Dpadelt verschiedene Kontrastmittel ein. Für besonders präzise Anwendungen beträgt die Schichtstärke des von uns verwendeten Kontrastmittels lediglich 0,002 mm oder 2 µm.

Titanoxid kann nach der 3D-Messung von glatten Oberflächen problemlos und rückstandsfrei entfernt werden. Auf Wunsch übernehmen wir bei 3Dpadelt diese Reinigung im Rahmen unseres 3D-Scanservices.

Bei Objekten mit vielen Ritzen, wo die Reinigung zu aufwändig wäre, setzen wir ein spezielles Entspiegelungsmittel ein, das sich innerhalb von 24 Stunden von selbst verflüchtigt.

Für besonders große Objekte, wie Anlagen, Flugzeuge oder Maschinen, haben wir spezielle Lösungen entwickelt, die eine hochwertige Vorbereitung für den Scan ermöglichen, ohne dass eine nachträgliche Reinigung notwendig ist. Diese Methode ist zwar etwas teurer als die Behandlung mit Titanoxid, bietet jedoch eine effiziente und sichere Lösung. Gerne beraten wir Sie, welche Methode für Ihre Anforderungen am besten geeignet ist.

Kontrastmittel und deren Anwendung beim 3D-Scannen

Um optimale Ergebnisse beim 3D-Scannen zu erzielen, werden Kontrastmittel in der Regel als Dispersion mit einem flüssigen Träger auf das Objekt aufgebracht. Dabei kommt meistens ein Alkohol mit speziellen Zusätzen zum Einsatz, die sicherstellen, dass das Material des Objekts nicht beschädigt wird.

In einigen Fällen kann es jedoch vorkommen, dass die Zusammensetzung eines Objekts unklar ist oder die Oberfläche alkohollösliche Farben aufweist. Für solche Situationen bietet 3Dpadelt eine Vielzahl alternativer Lösungen an, damit Ihr Objekt trotzdem perfekt 3D gescannt werden kann.

Wenn Sie Bedenken hinsichtlich der Verwendung von Kontrastmitteln haben, stehen wir Ihnen jederzeit gerne beratend zur Verfügung.

Das Ergebnis des 3D-Scannens ist eine umfassende digitale Beschreibung der Oberfläche eines Objekts. Diese Daten finden in verschiedenen Bereichen Anwendung, darunter:

• Qualitätssicherung: Die Daten ermöglichen eine vollständige Maßkontrolle.
• Reverse Engineering: Sie dienen als Grundlage für die Erstellung aktueller CAD-Modelle von bestehenden Produkten.
• 3D-Druck und CNC-Fräsen: Die Daten ermöglichen die Erstellung von originalgroßen, korrekt gespiegelten, vergrößerten oder verkleinerten Objekten mit ähnlicher Geometrie.
• Visualisierungen: Sie bilden die Basis für verschiedene Arten von Visualisierungen.
• Wissenschaftliche Untersuchungen: Die Daten werden als Vermessungsgrundlage in der Forschung genutzt.
• Künstlerische Anwendungen: Es gibt zahlreiche kreative Möglichkeiten, die 3D-Scandaten künstlerisch zu nutzen.

Unsere Messergebnisse finden in allen Industriebereichen Anwendung, insbesondere in den vier Bereichen:

• Entwicklung
• Produktion
• Qualitätskontrolle
• Instandhaltung

Zusätzlich sind wir auch im Werkzeug- und Formenbau aktiv.

Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf den Laserscanergebnissen, die vor allem in folgenden Bereichen genutzt werden:

• Maschinen- und Anlagenbau
• Wartung und Instandsetzung in der Industrie
• Gebäudeplanung und Building Information Modeling (BIM)
• Technische Gebäudeausrüstung
• Maritime Technik
• Energietechnik

Viele unserer Kunden stammen aus den Bereichen Forschung, Wissenschaft und Kunst.

Zudem werden die Ergebnisse der 3D-Digitalisierung zunehmend für Visualisierungen eingesetzt. Sie bilden die Grundlage für digitale 3D-Produktpräsentationen in sämtlichen Online- und Offline-Medien. Daher ist 3Dpadelt ein wichtiger Partner für Marketingabteilungen von Unternehmen, Agenturen sowie Film- und VR-Studios.

Für das 3D-Drucken benötigen wir ein geschlossenes, wasserdichtes STL-Modell. Mit 3D-Scannen können wir solche Modelle schnell erstellen, wenn die Urmodelle keine Hinterschnitte haben oder für die Tomografie geeignet sind. Oft sind die Urmodelle jedoch beschädigt oder nicht optimal. Wenn kein perfektes Urmodell verfügbar ist, reparieren wir die Daten oder erstellen ein ideales CAD-Modell durch Reverse Engineering, um den 3D-Druck zu optimieren. Gerne beraten wir Sie ausführlich zu diesem Thema.

Wenn es darum geht, Flächen, Randkonturen oder Reliefs zu erstellen, können die Ergebnisse einer 3D-Digitalisierung direkt für das CNC-Fräsen verwendet werden. 3Dpadelt bietet 3D-Scanner in jeder gewünschten Auflösung an, die für das CNC-Fräsen oder Gravieren sinnvoll ist. Egal, ob es sich um Münzen, Feinstrukturen oder Texturen handelt – wir scannen alle Oberflächen in hervorragender Qualität ein, sodass Sie perfekte Fräsoberflächen erhalten.

Wichtig ist, dass Sie ein CAM-System haben, das mit großen Datenmengen umgehen kann, sowie die entsprechende Hardware. Unsere Experten bringen langjährige Erfahrung in der Nutzung von 3D-Scandaten für das CNC-Fräsen mit. Wenn Sie Fragen zu Ihrem speziellen Projekt haben, stehen wir Ihnen jederzeit gerne für ein Beratungsgespräch zur Verfügung.

3D-Scans bieten eine hervorragende Grundlage für Produktvisualisierungen. Um Ihr Produkt jedoch optimal zu präsentieren, lohnt es sich, etwas mehr Zeit in die Vorbereitung zu investieren. Je nach Ihren Anforderungen gibt es verschiedene Möglichkeiten, dies zu tun. Sprechen Sie uns einfach an – wir machen Ihnen gerne einige Vorschläge!

Beim 3D-Scannen erhalten wir zunächst eine Punktwolke, die aus x-, y- und z-Koordinaten besteht. Aus dieser Punktwolke erstellen wir ein Polygonnetz. Dieses Polygonnetz entsteht durch die Triangulation der Punkte und kann zum Beispiel im STL-Format gespeichert werden.

3D-Scannen: Grundlagen und Anwendungen

3D-Scannen ist eine Methode, bei der die Oberfläche eines Objekts umfassend und detailliert vermessen wird. Das Ergebnis dieses Prozesses ist eine sogenannte Punktewolke. Diese Punktewolke kann in ein 3D-Dreiecksmodell umgewandelt werden, indem die Punkte miteinander verbunden werden.

Für viele Anwender bedeutet ein CAD-Modell, dass sie direkt mit den Daten weiterarbeiten können, um neue Konstruktionen zu erstellen. Um ein solches CAD-Modell nach dem 3D-Scannen zu erhalten, ist jedoch eine zusätzliche Modellierung erforderlich.

Das 3D-Scannen bildet die Grundlage für die Nachkonstruktion eines Teils, da alle Maße des Objekts in digitaler Form vorliegen. Die Erstellung eines CAD-Modells basierend auf den Scandaten wird als Reverse Engineering bezeichnet.

Reverse Engineering: Effiziente Nachentwicklung von Produkten

Beim Reverse Engineering, also der Nachentwicklung eines bestehenden Produkts, liegt der Fokus darauf, CAD-Daten für bereits vorhandene Produkte zu gewinnen. Dieser Prozess umfasst zwei wesentliche Schritte:

1. Digitalisierung der Objektgeometrie: Hierbei wird das Produkt mithilfe von 3D-Scanning erfasst.
2. Erstellung eines CAD-Modells: Aus den gescannten Daten wird ein digitales Modell des bestehenden Produkts erstellt.

Je nach Geometrie des Objekts gibt es verschiedene Ansätze zur Erstellung der CAD-Datei.

3Dpadelt bietet Ihnen umfassende Lösungen im Bereich Reverse Engineering. Wir erstellen für Sie individuelle Nachkonstruktionen sowie Um- und Neukonstruktionen. Dabei können die Modelle sowohl parametrisch als auch durch Freiformflächen dargestellt werden.

Zusätzlich bieten wir diskrete Flächenrückführungen an und verfügen über ein breites Portfolio an CAD-Systemen. Ganz sicher finden Sie bei uns das passende Format. Zögern Sie nicht, uns nach Ihren Wünschen zu fragen – wir helfen Ihnen gerne weiter!

Nach einem 3D-Scan erhalten Sie eine Punktewolke, die aus den gemessenen Oberflächenpunkten besteht. Diese Punktewolke kann im ASCII-Format als x, y, z-Daten gespeichert werden. Selbstverständlich sind auch andere Ausgabeformate verfügbar.

Um die Beziehungen zwischen den Punkten besser darzustellen, verbinden wir die Punktewolken automatisch zu Dreiecksnetzen. Das gängigste Format für diese Dreiecke ist STL. Darüber hinaus können wir 3D-Daten auch in anderen gängigen Formaten für Polygonnetze bereitstellen, wie zum Beispiel OBJ, PLY, G3D oder POL.JT-open. Beachten Sie jedoch, dass aus der reinen Geometrievermessung zunächst keine Farbinformationen gewonnen werden.

Die meisten unserer Kunden wünschen sich sofort nach dem Scan nutzbare CAD-Modelle. Hierfür ist eine Nachkonstruktion oder Flächenrückführung erforderlich. 3Dpadelt bietet CAD-Modelle in nativen Formaten an, darunter Siemens NX, SolidWorks, Autodesk Inventor, Catia und Creo Parametrik. Auch neutrale Austauschformate wie STEP, IGS und Parasolid sind möglich.

Sollten Sie Ihr gewünschtes Datenformat nicht finden, beraten wir Sie gerne über Alternativen. Senden Sie uns einfach Ihre Anfrage mit Ihren spezifischen Wünschen, und wir werden diese kurzfristig bearbeiten.

Wenn Sie weitere Fragen haben, zögern Sie nicht, uns anzurufen. Für ein Angebot benötigen wir in der Regel Fotos des Objekts, aus denen wir die Größe ableiten können, sowie Informationen darüber, wofür Sie die Daten benötigen. So können wir Ihnen eine maßgeschneiderte Offerte für Ihr individuelles Projekt unterbreiten. Für eine Erstmusterprüfung senden Sie uns bitte eine detaillierte Zeichnung mit. Wir freuen uns auf Ihre Anfrage!

STL-Daten und deren Betrachtung

STL-Daten bestehen aus Dreiecksnetzen. Um diese Daten zu visualisieren, benötigen Sie einen 3D-Messviewer oder ein geeignetes CAD-Programm. Wir empfehlen die Software GOM Inspect, die Sie in einer kostenlosen Grundversion im Internet herunterladen können. Weitere Informationen finden Sie hier.

GOM Inspect ist ein vollwertiges Auswerteprogramm für Messdaten. Mit dieser Software können Sie alle Messungen in Ihrem Datensatz überprüfen sowie die Messgenauigkeit und das Rauschen bewerten.

Um Ihnen den Einstieg zu erleichtern, bietet 3Dpadelt individuelle Online-Kurztrainings an. Diese Schulungen sind präzise, kurz und benutzerfreundlich – ideal für alle, die sich schnell die wichtigen Funktionen aneignen möchten.

Die Bedeutung hochwertiger Scandaten

Eine hohe Qualität der primären Scandaten ist entscheidend für alle folgenden Nutzungsschritte. Die erste Beurteilung der Messergebnisse ist dabei relativ einfach.

So gehen Sie vor:

1. Achten Sie auf scharfe Kanten!
   Scharfe Kanten zeigen, dass die Messungen genau sind und eine hohe Auflösung sowie geringes Primärrauschen aufweisen.
2. Überprüfen Sie glatte Flächen!
   Sind die glatten Flächen in den Scandaten ebenfalls glatt? Messen Sie die Abweichung von einem gefitteten Mittelelement, um das Rauschen schnell zu beurteilen.

Für eine detaillierte Erklärung zur Beurteilung der Qualität von Scandaten können Sie sich das folgende Video ansehen.

Die Ergebnisse des 3D-Scannens werden zunächst als STL-Dateien gespeichert. Wenn ein Objekt feine Details oder scharfe Kanten hat, wird es in sehr hoher Auflösung gescannt, was zu großen Datei-Größen führt. 3Dpadelt bietet diese Daten in verschiedenen, reduzierten Varianten an.

Für den Scan verwendet 3Dpadelt nur hochwertige Messsysteme, die präzise Daten mit minimalem Rauschen liefern. Sollte ein Urmodell jedoch zerkratzt oder löchrig sein, können wir die STL-Daten direkt optimieren, indem wir sie glätten oder reparieren. Dabei ist es auch möglich, die Datenmenge zu reduzieren.

Zur Optimierung von CAD-Daten stehen folgende Optionen zur Verfügung:

1. Minimierung der Datenmenge
2. Glätten und Filtern von 3D-Scandaten
3. Reparatur von 3D-Scandaten

Eine effektive Methode zur Reduzierung der Datenmenge ist die krümmungsabhängige Datenreduktion. Bei dieser Technik werden die Daten so angepasst, dass in Bereichen mit vielen Details und starken Krümmungen ein geringer Abstand zwischen den Punkten erhalten bleibt. In Gegenden mit geringer Krümmung hingegen werden einige Punkte entfernt.

Um diesen Prozess zu steuern, geben Sie einfach den maximal zulässigen Sehnenfehler an. Die Software übernimmt dann den Rest. Dadurch können die Daten oft auf nur 10 oder 5 % ihrer ursprünglichen Größe komprimiert werden, ohne dass die Qualität leidet. Bei noch stärkeren Reduktionen müssen jedoch manchmal Abstriche bei der Genauigkeit gemacht werden.

3Dpadelt bietet Ihnen nicht nur die optimale Datenversion, sondern auch bis zu drei weitere reduzierte Versionen kostenlos an. So können Sie Vorarbeiten und Entscheidungen schneller treffen, ohne auf die perfekte Auflösung der letztlich verwendeten Daten verzichten zu müssen.

Die Qualität von 3D-Scans kann je nach Objektoberfläche und den verwendeten Technologien variieren. Oft zeigen die Scans unruhige Oberflächen, die durch die Rauheit des Objekts oder das Rauschen während der Messung entstehen. Dies ist besonders häufig bei der Digitalisierung von Materialien wie Stoffen, Fellen, Geweben und sogar Haut der Fall.

Um diese unruhigen Daten zu glätten, kommen verschiedene Filteralgorithmen zum Einsatz. Diese Algorithmen nutzen die Informationen aus der Umgebung mehrerer Messpunkte, um die geometrische Position einzelner Punkte gezielt zu berechnen. Die Qualität der verfügbaren Filteralgorithmen kann jedoch stark variieren, je nachdem, welcher Anbieter sie bereitstellt.

Einige Programme bieten einfache Glättungsoptionen, bei denen man zu Beginn einen maximalen Rundungsfehler festlegen muss. Andere Softwarelösungen hingegen ermöglichen nur die Auswahl zwischen festen Glättungsstufen wie „leicht“, „mittel“ oder „stark“. Diese Programme neigen oft dazu, auch die Kanten von Objekten abzurunden, was zu unnatürlich wirkenden Ergebnissen führt.

Es gibt jedoch auch kantenerhaltende Glättungsalgorithmen, die sich besonders gut für technische Objekte eignen. Diese Algorithmen können jedoch bei organischen Daten unnatürliche Falten erzeugen.

Eine Alternative ist es, nur bestimmte Bereiche der Daten selektiv zu glätten oder die Daten von Kunstobjekten nachträglich zu modellieren.

Um ein Objekt vollständig zu scannen, sind in der Regel mehrere Einzel-Scans erforderlich. Einige Scannerhersteller setzen dabei auf Passmarken, die zur Ausrichtung der Scans dienen. Diese Passmarken können jedoch zu Datenlücken im 3D-Scan führen. Solche Lücken entstehen auch, wenn das Objekt Risse oder Hohlräume aufweist.

Es kann hilfreich sein, diese Datenlücken zu reparieren. Bei der Reparatur eines STL-Datensatzes wird die Information aus intakten Bereichen der Geometrie verwendet. Man hat die Möglichkeit, interaktiv auszuwählen, welche Punkte aus der Umgebung einer Lücke zur Schließung herangezogen werden sollen. Es ist wichtig zu beachten, dass die nachträgliche Schließung einer Datenlücke immer einen Eingriff in den Datensatz darstellt und später erkennbar bleibt. Die Topologie der reparierten Netzteile unterscheidet sich deutlich von der des umgebenden Netzes. Solche Reparaturen liefern keine echten Messdaten, sondern sind künstlich. Besonders bei gekrümmten Flächen oder in der Nähe von Geometriekanten sollte man vorsichtig sein.

Netzreparaturen sollten sparsam eingesetzt werden. Vor größeren Maßnahmen ist es ratsam, die Eignung der Reparatur für den vorgesehenen Zweck des Datensatzes zu überprüfen.

Eine alternative Methode zur Netzreparatur besteht darin, Brücken innerhalb gestörter Flächen zu erstellen. Diese Technik kann gute Ergebnisse liefern, wenn in geraden Flächen größere Lücken überbrückt werden müssen. Kanten können dabei in gewissen Grenzen nachmodelliert werden.

Zusammenfassend lässt sich sagen: STL-Daten können in geringem Umfang auch ohne CAD-Software mit 3D-Scanner-Software repariert werden. Dennoch führt die Erstellung von Modellen mit CAD oder spezialisierter Modellierungssoftware zu einer höheren Datenqualität.

Bei Messaufgaben sollten Netzreparaturen vermieden werden, da sie die Messergebnisse verfälschen können.

Einige 3D-Scanner erzeugen Scans mit farbiger Textur. Diese Methode hat jedoch ihre Grenzen: Um ein Objekt vollständig in 3D zu digitalisieren, muss es, ähnlich wie bei einer fotografischen Erfassung, von allen Seiten fotografiert werden. Dabei werden oft mehreren Punkten des Objekts verschiedene Farbwerte zugeordnet, was dazu führt, dass die farbigen 3D-Scans oft unscharf wirken.

Hochgenaue 3D-Messsysteme liefern in der Regel keine farbigen 3D-Daten. Es gibt jedoch verschiedene Möglichkeiten, um präzise 3D-Daten mit genauen Farben zu kombinieren, die im nächsten Abschnitt behandelt werden.

Um 3D-Daten mit originaler Farbinformation zu erhalten, bietet 3Dpadelt verschiedene Möglichkeiten:

1. Fotogrammetrie

Diese Methode eignet sich hervorragend, um den visuellen Eindruck von Objekten festzuhalten. Allerdings ist sie weniger geeignet für die exakte Erfassung der Geometrie.

2. Nutzung von 3D-Scannern

3D-Scanner, die gleichzeitig Farbinformationen liefern, bieten besonders wertvolle Daten für die Analyse von Anlagen, Baukörpern oder Räumen. Mit den integrierten Farbinformationen können CAD-Konstrukteure sich besser im Projekt orientieren und dadurch effektiver arbeiten.

3. Hochpräzise Messtechnik mit fotogrammetrischer Texturierung

Hierbei werden exzellente 3D-Daten erstellt, die anschließend mit einer fotogrammetrischen Texturierung versehen werden.

4. Künstliches Texture Mapping

Diese Technik verwendet idealisierte Farbwerte, um perfekte Bilder von Objekten zu erzeugen – oft sogar besser als es mit herkömmlichen Fotografien möglich wäre. Hochwertige 3D-Scans oder CAD-Modelle, die durch Reverse Engineering erstellt wurden, können hierfür genutzt werden. Diese Methode wird häufig für Visualisierungen in Präsentationen und Marketingzwecken eingesetzt.

Effiziente 3D-Scan-Erstellung bei 3Dpadelt

Die Erstellung eines 3D-Scans hängt von verschiedenen Faktoren ab. Dazu gehören die Größe, Form, Komplexität und das Material des Objekts. Zunächst wählen wir das optimale Messsystem aus, das technisch und wirtschaftlich am besten geeignet ist. Gemeinsam mit unseren Kunden legen wir die gewünschte Genauigkeit und Auflösung der 3D-Daten fest. Anschließend schätzen wir den Bearbeitungsaufwand.

Seit über 20 Jahren erfasst 3Dpadelt jährlich mehr als 10.000 Objekte – mit steigender Tendenz. Unsere Messtechniker haben durch ihre Erfahrung sofort einen Eindruck davon, wie viel Zeit für die Digitalisierung eines Objekts benötigt wird. Nach der Einschätzung des zeitlichen Aufwands erstellen wir ein individuelles Angebot, das den entsprechenden Stundensatz berücksichtigt.

Moderne Technik und optimale Organisation

Unsere 3D-Messgeräte stehen bei 3Dpadelt keinen Tag still! Wir betreiben zehn Messräume in ganz Deutschland. Einige Geräte sind in jedem Raum verfügbar, während andere nur gelegentlich benötigt werden und mobil oder in spezialisierten Fachzentren eingesetzt werden.

Um Rüst- und Stillstandszeiten zu minimieren, setzen wir auf eine optimale Organisation und einen umfassenden Gerätepark. Für jedes Messfeld steht ein kalibriertes System zur Verfügung, sodass wir seit vielen Jahren eine Auslastung von über 90 Prozent unserer Messsysteme erreichen. Wir verwenden immer die modernsten 3D-Scanner und Software. Dank der hohen Auslastung ist der Amortisationsstundensatz unserer Systeme bei 3Dpadelt vernachlässigbar.

Erfahrene Messtechniker für höchste Effizienz

Unsere routinierten Messtechniker erledigen die Aufgaben auf die effektivste Weise. Ihr hervorragendes dreidimensionales Vorstellungsvermögen, die umfangreiche Erfahrung aus zahlreichen Messaufgaben und die Verfügbarkeit von speziellen Vorrichtungen und Anlagen sorgen dafür, dass das 3D-Scannen schnell und präzise durchgeführt wird.

Präzise 3D-Messgeräte sind oft sehr teuer und erfordern intensive Schulungen sowie viel Geduld. Um Messfehler zu vermeiden, ist umfangreiche Erfahrung im Umgang mit 3D-Scannern notwendig. Bei jeder großen Investition erwartet man Wirtschaftlichkeit und Effektivität, die jedoch nur gegeben ist, wenn das Messsystem kontinuierlich eingesetzt wird. Zudem müssen täglich genügend Bauteile vermessen werden, damit sich die Anschaffung rentiert. Viele Kunden benötigen jedoch nur gelegentlich 3D-Scanning, weshalb sich eine eigene Investition meist nicht lohnt.

3Dpadelt bietet eine Lösung: Unsere gut geschulten Messtechniker verfügen über jahrelange Erfahrung in der Arbeit mit unterschiedlichsten Objekten, sowohl vor Ort als auch in unserem Messlabor. Unsere Abläufe sind ständig optimiert, sodass wir Ihnen 3D-Messungen schnell und kostengünstig anbieten können. Profitieren Sie von unserer Expertise und fordern Sie noch heute Ihr individuelles Angebot an!