W ostatnich latach skanery 3D i drukarki 3D zrewolucjonizowały sposób, w jaki projektujemy i produkujemy różnego rodzaju przedmioty. Te innowacyjne technologie zapewniają nie tylko nowe możliwości w tworzeniu, ale także przyspieszają i usprawniają całe procesy produkcyjne. Przeczytaj więcej o tym, jak wspólne zastosowanie skanerów 3D i drukarek 3D poprawia wydajność i efektywność produkcji.
Skaner 3D – zasada działania
Skanery 3D to specjalistyczne urządzenia, które skanują obiekty i przekształcają je w cyfrowe modele. Innymi słowy służą do przechwytywania trójwymiarowej geometrii obiektów fizycznych i tworzenia modelu 3D. Umożliwiają odwzorowanie nawet bardzo skomplikowanych geometrii, tekstur czy detali. Skanery działają w oparciu o różne metody: skanowanie optyczne, laserowe, fotogrametryczny czy ultradźwiękowe. Zasada działania skanera w oparciu o metodę skanowania optycznego:
- Emitują światło na obiekt, który jest skanowany. Światło emitowane jest w postaci wzorów, linii lub siatek świetlnych.
- Wyemitowane światło odbija od obiektu i jest rejestrowane przez kamery, które są w skanerze 3D. Następnie skaner ocenia odległość poszczególnych punktów od powierzchni obiektu – metoda triangulacji. Metoda ta działa na zasadzie porównania różnic w odbiciu światła.
- Na podstawie tych danych, generowania jest chmura punktów, która pokazuje kształt powierzchni obiektu.
- Końcowym etapem jest przetwarzanie chmury punktów w cyfrowy model 3D, obejmująca usuwanie szumów, filtrację danych czy usuwanie luk między punktami.
Schemat działania dla każdego urządzenia jest podobny. Inne jest tylko emitowane światło.
Zastosowanie skanerów 3D
Skanery 3D obecnie mają bardzo szerokie zastosowania w wielu branżach od przemysłowej do medycznej. Poniżej przykłady wykorzystania skanerów 3D:
- Inżyniera i produkcja – dokładne odwzorowanie geometrii obiektów, projektowanie prototypów, tworzeniu nowych narzędzi lub przy kontroli jakości na produkcji
- Architektura i konstrukcje – dokumentowanie istniejących budynków, zabytków. Model 3D umożliwi analizę, rekonstrukcję. Skaner wykorzystywany także do tworzenia makiet.
- Medycyna – do tworzenia modeli anatomicznych w planowaniu zabiegów chirurgicznych, tworzenie ortez i protez. Do przygotowywania aparatów ortodontycznych
- Rozrywka – wykorzystywane do tworzenia realistycznych postaci, rzeczy np. w grach komputerowych i wideo.
- Druk 3D – zeskanowany obiekt, może być wydrukowany ponownie jako replika.
- Motoryzacja – do odtwarzania elementów, które nie są już dostępne na rynku (np. maska zabytkowego auta) lub też do skanowania miejsc wypadków komunikacyjnych, w celu odtworzenia przebiegu zdarzenia.
Współpraca skanera 3D i drukarki 3D
Wykorzystanie drukarki 3D i skanera 3D razem może przynieść wiele korzyści firmie, szczególnie w dziale konstrukcyjnym czy produkcyjnym. Dalszy rozwój technologii, pozwoli na odkrycie jeszcze innych obszarów, w których współpraca tych dwóch urządzeń na pewno się sprawdzi.
- Replikacja i odwzorowanie – po zeskanowaniu konkretnego elementu np. części samochodu, tworzony jest obiekt cyfrowy modelu. Drukarka 3D na podstawie takiego modelu, wydrukuje replikę tego elementu.
- Modyfikacja i dostosowywanie – zeskanowany element może zostać edytowany w oprogramowaniu do modelowania 3D. Skraca to czas na projektowanie elementu od nowa. Na modelu 3D można dokonać wielu zmian jak zmiana geometrii, usuwanie i dodawanie nowych elementów. Następnie nowy model zostaje wydrukowany na drukarce 3D. Najczęściej wykorzystywane przy tworzeniu prototypów, kiedy dokonuje się wiele zmian, by uzyskać bardziej doskonały model.
- Hybrydowe obiekty – łączenie skanowanych elementów z już wydrukowanymi. Czyli do elementu już istniejącego, który został zeskanowany. Zaprojektowano dodatkowe elementy, które wydrukowano i przymocowano do elementu podstawowego. Pozwala to na udoskonalenie modeli w bardzo krótkim czasie i połączenie różnych struktur, materiałów w jednym miejscu.
Współpraca skanera 3D i drukarki 3D daje większe możliwości tworzenia i dostosowywania obiektów, a także zapewnia większą elastyczność w procesie projektowania i produkcji.
Zalety zastosowania skanera i drukarki 3D
-
- Szybkość i efektywność działania – przyspieszony proces projektowania i produkcji elementu. Eliminuje potrzebę ręcznego projektowania i umożliwia w kilka godzin uzyskać fizyczny model elementu
- Precyzja i dokładność – obie metody zapewniają dokładne odwzorowania – modelu 3D do elementu rzeczywistego i na odwrót. Dzięki temu można zweryfikować dokładność wymiarową stworzonych elementów porównując do modelu pierwotnego.
- Możliwość stworzenia skomplikowanych geometrii, przy niskim koszcie i krótkim czasie
- Optymalizacja procesów produkcyjnych – skaner może służyć do weryfikacji, analiz i poprawy jakości linii produkcyjnej, zaś drukarka umożliwi szybkie prototypowanie i produkcję małoseryjną.
Przykład zastosowań druku 3D i skanerów 3D u naszych klientów
Firma produkująca ortezy
W celu przygotowania ortezy dla pacjentów, którzy borykają się z problemami narządów ruchu np. kontuzje, złamania, niedowłady, niesprawności przy porażeniu mózgowym, przed zastosowaniem nowoczesnych technologii skanowania i druku 3D wykonywano modelu kończyny przy wykorzystaniu gipsu. Dzięki temu uzyskiwano konkretny, choć niezbyt dokładny kształt, który później odwzorowywano, by stworzyć ortezę. Wykorzystanie technologii druku 3D oraz skanowania 3D, proces ten znacząco się skrócił. Obecnie pacjenci poddawani są skanowaniu 3D za pomocą skanera. W oprogramowaniu tworzony jest model nogi, która następnie zostaje wydrukowany na drukarce 3D. Najczęściej wykorzystywanym materiałem jest ABS. Na podstawie wydruku tworzona jest orteza, która usprawnia życie użytkownikom. Proces tworzenia ortez dla dorosłych, a szczególnie dla dzieci, został usprawniony i stał się bardziej komfortowy i bezbolesny.
Przeczytaj więcej o druku 3D
VSHAPER Sp. z o.o. realizuje projekty dofinansowane z funduszy UE.
