3D-Scanner - Unterschiedliche Verfahren zur optimalen dreidimensionalen Abtastung
Du möchtest dir einen 3D-Scanner kaufen? Dann bist du hier richtig. Je nach Anwendung & Einsatzgebiet kommen unterschiedliche Systeme infrage. In den FAQs findest du die häufigsten Fragen zum Thema.
Inhaltsverzeichnis
- Was ist ein 3D-Scanner?
- 3D-Scanner-Typen in der Übersicht
- Technologie von 3D-Scannern
- 3D-Scanner – Einsatz- & Anwendungsgebiete
- FAQ - Häufigen Fragen zu 3D Scannern
Was ist ein 3D-Scanner?
Ein Scanner (von Englisch „to scan“ = abtasten) ist ein Gerät zur Datenerfassung. 3D-Scanner vermessen Produkte oder Objekte systematisch dreidimensional. Die Meisten arbeiten mit optischen Verfahren um die Objekte zerstörungs- und beschädigungsfrei „abzutasten“. Dreidimensionale Vorlagen können so in ausgezeichneter Qualität eingelesen werden, um mit Ihnen zu arbeiten. Die Vorlagen können verändert, vervielfältigt oder optimiert werden und z.B. mit einem entsprechenden 3D Drucker als neues dreidimensionales Modell gedruckt werden. Die kann sowohl im Prototypenbau geschehen, als auch beispielweise mit einem Industrie-3D-Drucker.
3D Scanner-Typen in der Übersicht
Neben stationären 3D-Scannern kommen vermehrt handgeführte Modelle und 3D-Laserscanner sowie 3D Scanner Apps zum Einsatz. Handheld Geräte erlauben einen mobilen und äußerst flexiblen Einsatz. Ein Nachteil dieser Geräten ist, die geringere Reichweite als bei terrestrischen Modellen. Grund: Sie reagieren empfindlicher auf Störungen, Umgebungseinflüsse und helles Licht.
Die Technologien der 3D-Scanner
Auf dem Markt existiert eine Vielzahl an unterschiedlichen Technologien und Verfahren. Jede 3D-Scan-Technologie und jedes Verfahren besitzt Vor- und Nachteile, die sie für unterschiedliche Einsatzgebiete besser und weniger geeignet machen. Im Wesentlichen gibt es folgende Technologien: 3D-Laser-Scanner, Streifenlicht-3D-Scanner, 3D-Kameras und Photogrammetrie-Software. Nachfolgend erfährst du mehr über die Vor- und Nachteile der jeweiligen 3D-Scan-Technologie:
1. 3D-Laser-Scanner
3D-Laser-Scanner emittieren über ihre Lichtquelle Laser. Diese projizieren Laser-Linien, Muster oder Streifenlinien auf die Objektoberflächen. Kameras erfassen diese mit den durch die Struktur bedingten Verzerrungen. Der 3D-Scanner erfasst zunächst Punktewolken. Daraus kann die Software anschließend ein 3D-Modell errechnen. Lade dieses 3D-Modell in dein CAD-Programm und bearbeite es dort. Anschließend kannst du es speichern oder für den 3D-Druck exportieren. 3D-Laserscanner können sehr genau arbeiten. Sie werden vor allem in professionellen und industriellen Anwendungen genutzt.
Charakteristika – Anwendungen
- Nutzen eine oder mehrere Laser-Lichtquellen
- Hohe Präzision und Arbeitsgeschwindigkeit
- Vielfältige Anwendungsmöglichkeiten in der Industrie
- Für Anwender mit geringem Budget schwer bezahlbar
| Vorteile von 3D Laser Scannern | Nachteile von 3D Laser Scannern |
- Sehr genaue 3D-Scans
- Sehr hohe Auflösung & Präzision möglich
- Schnelle Arbeitsgeschwindigkeite
| - Hochwertige Laser-3D-Scanner sind teuer
- Oftmals keine Farberfassung möglich
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Anwendungsgebiete Laser-3D-Scanner
- Reverse Engineering
- Digitale Vermessungen
- Produktentwicklung
- Qualitätssicherung
2. 3D-Kameras als 3D Scanner
3D-Kameras erfassen Objekte dreidimensional. Sie arbeiten zumeist mit Infrarot-Technologie, welche ein Streifenmuster auf die Objekte projiziert. Kameras fangen dieses Streifenmuster ein und errechnen daraus die Tiefeninformationen der Objekte oder Bauteile. 3D-Kameras, wie die Intel RealSense oder Kinect sind schon für wenige Hundert Euro zu haben. Sie bieten dir vielfältige 3D-Anwendungsmöglichkeiten.
Charakteristika – Anwendungen
- Relativ günstige Hardware
- Breites Anwendungsspektrum – Von 3D-Scan bis Augmented Reality
- Triangulationssysteme mit Lichtquelle & Kameras
| Vorteile von 3D Kameras | Nachteile von 3D Kameras |
- Arbeiten sehr schnell
- Vielseitig einsetzbar
- Sehr gut für 3D-Body-Scans
- Günstiger Anschaffungspreis – Auch für Privatleute bezahlbar
| - Teils geringe Auflösung
- Niedrige Präzession
- Nur bedingt für professionelle 3D-Scans einsetzbar
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Anwendungsgebiete von 3D-Kameras
- Super für zügige 3D-Body-Scans
- Perfekt für Augmented Reality
- Schnelle 3D-Scans mit grober Auflösung
- Perfekt für 3D-Photos & Raumerfassung
- Gaming (Kinect & Intel RealSense)
3. Streifenlicht-3D-Scanner
Streifenlicht-3D-Scanner arbeiten mit einem Projektor. Dieser wirft ein weißes oder blaues Streifenlicht auf die zu scannenden Objekte. Prinzipiell arbeiten Blaulicht-Modelle genauer als Weißlicht-3D-Scanner. Durch die Struktur der Objektoberfläche verzieht sich das Streifenmuster auf dem Bauteil. Die Kameras erfassen das verzogene Bild aus unterschiedlichen Winkeln. Anschließend errechnet die Software des 3D-Scanners daraus Tiefeninformationen zu einem 3D-Bild.
Charakteristika – Anwendungen
- Als Hand- oder stationäre Geräte erhältlich
- Blau- und Weißlicht-3D-Scan-Technologie
- Für Privatanwender, Profis & Industrie geeignet
- Je nach Auflösung & Präzision kosten die Geräte wenige Hundert € bis zu mehreren 10.000 €
| Vorteile von Streifenlicht 3D Scannern | Nachteile von Streifenlicht 3D Scannern |
- Bieten eine hohe Auflösung
- Erfassen Farben und Texturen
- Günstiger als Laser-3D-Scanner
- Breites Anwendungsspektrum
| - Probleme beim unbehandelten 3D-Scans stark spiegelnder, transparenter und durchsichtiger Objekte
- Auch Sonnenlicht und schwarze Objektoberflächen beeinflussen die 3D-Scans negativ
- Oftmals Oberflächen-Mattierung mit Kreidespray notwendig
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Anwendungsgebiete von Streifenlicht-3D-Scannern
- Reverse Engineering
- Kunst & Kultur
- Architektur & Design
- Produktentwicklung
- Dentaltechnik & Zahnmedizin
- Orthopädie
- Archäologie
4. Photogrammetrie-Software
Im Groben unterteilt sich die Photogrammetrie in zwei Bereiche. Es gibt die Luftbildphotogrammetrie und terrestische bzw. Nahbereichsphotogrammetrie. Photogrammetrische 3D-Scan-Verfahren nutzen zweidimensionale Bilder um daraus 3D-Daten zu generieren. Dabei werden redundante Bildbestandteile mit Kameras aufgenommen. Die Photogrammetrie-Software errechnet daraus anschließend 3D-Modelle.
| Vorteile von Photogrammetrie-Software | Nachteile von von Photogrammetrie-Software |
- Prinzipiell keine Extra-Hardware benötigt
- Digitalkamera, Smartphone oder Tablet reichen zum 3D-Scannen
- 3D-Scan Apps die auf Photogrammetrie basieren schon für wenige Euro erhältlich
| - Aufnahmen dauern meist sehr lange bei der Verwendung einer Kamera
- Für schnelle 3D-Scans sind viele Kameras notwendig, dies lässt die Kosten steigen
- Schwer optimalen Ergebnisse wie mit 3D-Scan-Hardware zu erzielen
- Je nach Rechenleistung des genutzten Rechners dauert die Verarbeitung sehr lange
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Anwendungsgebiete von Photogrammetrie-3D-Scans
- Fernerkundung, dreidimensionale Geländeaufnahmen und topographische Aufnahmen
- 3D-Ganzkörperscans über mehrere Kameras für 3D-Fotos
- 3D-Scans sehr großer Objekte und Gegenstände
3D-Scanner – Einsatz- & Anwendungsgebiete
3D-Scanner lassen sich für sehr viele Einsatz- & Anwendungsgebieten nutzen. Mit 3D-Scans kannst du enorme Vorteile bei der Effizienz erzielen. Nachfolgend sind einige Anwendungsgebiete aufgeführt:
- Medizin & Medizintechnik
- Dentaltechniker & Zahnärzte
- Orthopädie
- Chirurgie
- Design & Architektur
- Kunst & Kultur
- Industrie
- Luft- und Raumfahrt
- Maschinen- & Anlagenbau
- Automobilbau
Berufsgruppen, die 3D-Scans nutzen
3D-Scans bieten für viele Berufsgruppen entscheidende Vorteile bei der Qualität ihrer Leistung. Die Digitalisierung von Prozessen spart Zeit und senkt die Kosten. Diese und weitere Berufsgruppen profitieren von 3D-Scans:
- Ärzte
- Ingenieure
- Designer
- Architekten
- Archäologen
- Dentaltechniker
- Zahnärzte
- Entwickler
- Konstrukteure
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FAQ 3D-Scanner – die wichtigsten Fragen und Antworten
Wie viel kostet ein 3D-Scanner?
Wie viel ein 3D-Scanner kostet hängt von vielen Faktoren ab. Es kommt ganz auf die 3D-Scan-Eigenschaften, wie Farberfassung, Genauigkeit der Textur-Erkennung und Softwarefunktionalität zum Nachbearbeiten an. Günstige Modelle in Form von 3D-Kameras gibt es schon für rund 100 Euro. Industrielle Ausführungen können bis zu einigen Zehntausend Euro kosten.
Wie funktioniert ein 3D-Scanner?
Es gibt unterschiedliche 3D-Scan-Technologien. Die meisten Systeme arbeiten mit einem optischen Verfahren, bei dem sie ein Lichtmuster auf Objektoberflächen projizieren. Im Scanner verbaute Kameras erfassen das emittierte Licht. Durch die unterschiedliche Objektgeometrie passt sich das Lichtmuster den Oberflächen an und verzieht sich. Die verbauten Kameras nehmen dieses Lichtmuster aus unterschiedlichen Perspektiven und Winkeln auf. Die Software errechnet aus den Bildaufnahmen die Tiefeninformationen des 3D-gescannten Objekts.
Was muss ich beim Kaufen eines 3D-Scanners beachten?
Achte beim Kaufen darauf, dass dein Wunsch-Gerät deine persönlichen Anforderungen erfüllt. Stelle dir die Frage, was du mit diesem Gerät anstellen möchtest. Wähle dein Gerät in Abhängigkeit deiner gewünschten Auflösung, Farbwiedergabe und Präzision. Neben einer guten Hardware spielt vor allem eine geeignete Software eine entscheidende Rolle.
Welchen 3D Scanner soll ich mir kaufen?
Wenn du nicht weißt, welchen dieser 3D Scanner du dir kaufen sollst, frage dich zuerst für welche Anwendungen du ihn nutzen möchtest. Bist du ein technischer Anwender, Künstler, Marketing-Spezialist oder kreativer Heimwerker. Für anspruchsvolle technische Anwendungen empfehlen wir dir hochauflösende industrielle Modelle. Künstler sollten eher zu handgeführten Streifenlicht-Modellen oder 3D-Kameras greifen. Marketing-Spezialisten benötigen farblich und optisch anspruchsvolle 3D-Scans. Bei Heimwerkern spielt eventuell Geschwindigkeit eine untergeordnete Rolle, dafür benötigen sie einfach bedienbare Software und kostengünstige Geräte.
Wer nutzt 3D-Scanner?
Die Geräte werden von unterschiedlichen Anwendern genutzt. Vom gelegentlichen Hobby-3D-Scan-Enthusiasten bis hin zum erfahrenen Konstruktions-Ingenieur nutzen viele Berufs- und Nutzergruppen 3D-Scanner, wie zum Beispiel:
- Hobbyisten
- Künstler
- Architekten
- Ingenieure
- Wissenschaftler
- Designer
- Marketing-Spezialisten
In welchen Unternehmen kommen 3D-Scanner zum Einsatz?
3D-Scanner kommen überall dort zum Einsatz, wo die 3D-Digitalisierung von Gegenständen erforderlich ist. Mit ihm kannst du Oberflächen-Geometrien, -Strukturen, & -Farbverläufe präzise erfassen ohne dabei die Gegenstände physisch zu berühren. Diese Fähigkeiten machen die Modelle interessant für kleine, mittelständische und Großunternehmen. Vor allem die Automobilindustrie, die Luft- und Raumfahrt-Branche, der Maschinenbau und die Medizin(-technik) profitieren von 3D-Scans.
Für welche Einsatzgebiete werden 3D-Scanner genutzt?
3D-Scanner werden in unterschiedlichen Einsatzgebieten genutzt. Überall dort, wo reale Objekte dreidimensional digitalisiert werden müssen, spielen sie ihre Stärken aus. Sie werden unter anderem in diesen Anwendungsbereichen genutzt:
- E-Commerce
- Medizin & Medizintechnik
- Reverse Engineering
- Prototypenbau
- Produktdesign
- Additive Fertigung/3D-Druck
- Maschinen- und Anlagenbau
- Archäologie
- Architektur
Wie genau arbeiten 3D-Scanner?
Diese Geräte können sehr genau arbeiten. Es gibt Systeme, die über eine hervorragende Genauigkeit und Präzision verfügen. Diese Geräte können mit einer Auflösung von wenigen Mikrometern arbeiten. Vor allem für technisch anspruchsvolle und medizinische Anwendungen sind sie interessant.
Warum ist der 3D-Scan komplementär zum 3D-Druck?
Vor dem eigentlichen 3D-Druck müssen die 3D-Daten erstellt werden. Du hast zwei Optionen, wie du 3D-Daten selbst erzeugen kannst. Die erste Option ist die CAD-Zeichnung von Modellen mit Software wie ThinkerCAD, SketchUp, AutoCAD, Blender oder CATIA. Wenn du nicht mit einer CAD-Software arbeiten kannst, so benötigst du einen anderen Weg um deine Daten zu genieren. Mit ihnen kannst du relativ einfach physische Objekte dreidimensional digitalisieren. Anschließend kannst du sie mit Software-Tools für deinen 3D-Drucker vorbereiten.
Wer sind bekannte Hersteller von 3D-Scannern?
Namhafte und bekannte Hersteller sind bspw. 3D Systems, Creaform, FARO Technologies, Matter and Form, Artec3D, Shining3D, Nikon und XYZPrinting. Daneben gibt es eine Vielzahl an Anbietern, die ihre Geräte für die unterschiedlichen Anwendungsfälle vertreiben.
Welcher 3D-Scanner eignet sich für die Industrie?
Für die Industrie eignen sich unterschiedliche 3D-Scanner. Je nach Einsatzgebiet und Anwendungsfall benötigst du eine schnelle, hochauflösende, detaillierte oder farbechte Variante.
Wie kann ich durchsichtige, transparente und schwarze Bauteile und Objekte 3D-Scannen?
Wenn du durchsichtige, transparente oder schwarze Bauteile und Objekte dreidimensional scannen möchtest, so empfehlen wir dir die Verwendung von abwaschbarem Kreidespray, um deine Objekte zu mattieren. Da die meisten 3D-Scanner mit Licht arbeiten, wird dieses auf der matten Oberfläche reflektiert und das Gerät kann dein Objekt besser erfassen.
Gibt es DIY-3D-Scanner?
Ja, auch diese gibt es. Wenn du einen DIY-3D-Scanner bauen möchtest, so hast du die Wahl zwischen Photogrammetire- (hierbei werden eine Digitalkamera, Smartphone oder Tablet genutzt) oder einem Laser-Modellen.
Wo kann ich mir einen 3D Scanner kaufen?
Du kannst 3D Scanner auch online bei großen Unternehmen, wie Amazon, Ebay oder Otto.de oder im stationären Handel kaufen. Überlege dir genau, welche Auflösung, Genauigkeit, Farberfassung und Software du benötigst. 3D Prima hilft dir den besten 3D-Scanner für deine Anwendung zu finden.
Welche 3D-Scanner-App ist die beste?
3D-Scan-Apps for Android und iOS Smartphones und Tablets sind eine gute Alternative für alle die gelegentlich und ohne hohe Kosten 3D-Scans erzeugen möchten. Bedenke bitte dabei, dass sich mit 3D-Scan-Apps zwar günstig und relativ einfach 3D-Scans erzeugen lassen, jedoch die Qualität nicht mit professionellen 3D-Scannern mithalten kann. Hier geht es zu einer guten Auswahl an leistungsfähigen 3D-Scan-Apps:
- Qlone
- Trino
- 3D Scanr
- Scann3D
- Cappy
Warum brauche ich einen 3D-Scanner?
Du brauchst einen 3D-Scanner, wenn du schnell und einfach deine realen Gegenstände, Objekte oder Kunstwerke digitalisieren möchtest. Dank eines 3D-Scanner musst du nicht 3D-Zeichnen oder CAD-Konstruieren können, sondern kannst mit dem Gerät einfach deine Meisterwerke digitalisieren, speichern, dreidimensional drucken und weiterverarbeiten.
Wie einfach ist es einen 3D Scanner einzusetzen?
Mittlerweile ist der Einsatz von 3D Scannern sehr leicht. Für Einsteiger optimierte Geräte besitzen sehr einfache Software zum Aufbereiten der 3D-Scans. Profi-3D-Systeme kommen meist mit komplexerer 3D-Software. Diese Software ist vielseitiger, jedoch auch wesentlich schwieriger zu erlernen und einzusetzen. Jedoch profitierst du hierbei von vielfältigen Möglichkeiten.
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