Що таке 3D-сканування та його основні переваги

3D-сканування – це процес створення цифрової моделі реального об’єкта за допомогою спеціального обладнання. Воно широко використовується в промисловості, медицині, архітектурі, мистецтві та розвагах. Завдяки цій технології можна швидко та точно отримати цифрову копію будь-якої форми, що значно спрощує аналіз, проектування та виробництво.

Комплексні послуги 3D-друку від Easy3DPrint

Ми, Easy3DPrint — компанія, що спеціалізується на 3D-друку та надає повний спектр послуг, включаючи 3D-сканування та 3D-моделювання . Ми працюємо з різними технологіями та програмним забезпеченням, щоб створювати точні та якісні 3D-моделі, готові до друку.

Наші фахівці допоможуть вам підібрати та налаштувати 3D-принтер, забезпечивши його ефективну роботу під ваші завдання. Якщо у вас немає готової 3D-моделі, ми розробимо її з нуля, враховуючи всі технічні вимоги та побажання.

Послуга 3D-сканування дає змогу створювати точні цифрові копії реальних об’єктів, що ідеально підходить для реставрації, інженерного проєктування та індивідуальних рішень.

Ми використовуємо сучасне програмне забезпечення, таке як 3ds Max, SolidWorks, AutoCAD, Cinema 4D, КОМПАС-3D, SketchUp, Blender, Maya 3D і ZBrush, що гарантує високу якість і точність створюваних моделей.

Звернувшись до Easy3DPrint, ви отримаєте професійну підтримку на всіх етапах роботи — від створення моделі до її успішного друку!

Що таке 3D-сканування

3D-сканування – це технологія створення цифрової тривимірної моделі об’єкта з високою точністю шляхом збору його геометричних даних.  Вона використовується для отримання детальної інформації про форму, розмір і текстуру об’єкта, перетворюючи його у цифровий формат.

3D-сканування перетворює фізичні об’єкти в цифрові дані через спеціальні пристрої – сканери. Процес включає фіксацію координат поверхні у вигляді “хмари точок”, яку потім програмне забезпечення обробляє, створюючи тривимірну сітку (mesh). 

Модель може бути доповнена текстурою чи кольором і збережена у форматах STL, OBJ або інших. Технологія залежить від методу сканування, кожен з яких має свої особливості, точність і сферу застосування.

3D-сканери та їх види

3D-сканер – це пристрій, який аналізує об’єкт або навколишнє середовище для збору даних про його форму, а іноді й колір. Ці дані використовуються для створення цифрових 3D-моделей, що знаходять застосування у виробництві, медицині, архітектурі, дизайні ігрових світів та багатьох інших галузях. 

Виділяють такі види 3D-сканерів за способом використання:

Стаціонарні 3D-сканери

Стаціонарні 3D-сканери – це високоточні пристрої, які забезпечують детальне сканування об’єктів, що знаходяться у їхній зоні огляду. Вони використовуються в умовах, де необхідна максимальна точність і повторюваність вимірювань, наприклад, у наукових дослідженнях, промисловому виробництві та метрології.

Переваги:

• Висока точність та деталізація – забезпечують максимальну якість сканованих моделей.
• Стабільність вимірювань – фіксоване положення дозволяє усунути похибки, пов’язані з рухом пристрою.
• Автоматизоване сканування – можуть працювати безперервно, що підходить для серійного виробництва та контролю якості.
• Сканування різних матеріалів – ефективно працюють з металами, пластиками, керамікою та іншими матеріалами.
• Інтеграція у виробничі процеси – легко підключаються до автоматизованих систем контролю та аналізу.

Приклади:

• Shining 3D AutoScan Inspec – настільний сканер із точністю до 0,01 мм для ювелірних виробів та промислових деталей.
• Solutionix D700 – високоточний стаціонарний сканер, що застосовується у лабораторіях та виробництві.

Портативні (ручні) 3D-сканери

Портативні (ручні) 3D-сканери – це мобільні пристрої, які забезпечують швидке та зручне сканування об’єктів будь-якої складності та розміру. Вони дозволяють отримувати високоточні тривимірні моделі без обмежень щодо місця використання, що робить їх ідеальним рішенням для роботи в польових умовах або на виробництві.

Переваги:

• Мобільність – компактні та легкі пристрої, які легко транспортувати та використовувати в будь-якому середовищі.
• Сканування складних об’єктів – ефективно працюють із деталями зі складною геометрією, різними текстурами та поверхнями.
• Гнучкість у застосуванні – підходять для різних сфер: інженерії, медицини, архітектури, реставрації та промисловості.
• Висока точність – забезпечують деталізоване сканування навіть у складних умовах освітлення.
• Простота використання – не потребують спеціальних навичок для роботи та легко інтегруються в існуючі процеси.

Приклади:

• Creality CR-Scan Ferret – легкий (105 г) сканер із точністю 0,1 мм, підходить для домашнього використання.
• Peel 3 – портативний сканер із простою інтеграцією для роботи з великими об’єктами.

Автоматизовані 3D-сканери

Автоматизовані 3D-сканери – це високоточні системи, які інтегруються у виробничі процеси для забезпечення контролю якості, реверс-інжинірингу та оптимізації виробництва. Вони дозволяють швидко та точно отримувати тривимірні моделі об’єктів, зменшуючи час на перевірку деталей і підвищуючи загальну ефективність виробництва.

Переваги:

• Контроль якості – виявлення відхилень від заданих параметрів та дефектів продукції.
• Реверс-інжиніринг – створення цифрових моделей на основі фізичних об’єктів для модернізації або відтворення деталей.
• Швидкість та точність – мінімізують людський фактор і прискорюють процес аналізу.
• Інтеграція з виробничими лініями – безперервний моніторинг продукції в режимі реального часу.

Приклади:

• GOM ATOS Core – автоматизований сканер із точністю до 0,02 мм, що застосовується в автомобільній промисловості.
• Zeiss T-SCAN Hawk 2 – лазерний сканер із можливістю автоматизації, використовується у важкому машинобудуванні.

Основні методи 3D-сканування 

Існує кілька основних методів 3D-сканування, кожен із яких має свої переваги та недоліки. Також в залежності від цих методів виділяють окремі види сканерів чи ПЗ.

1. Лазерне сканування

Лазерне 3D-сканування базується на використанні лазерного променя для точного вимірювання відстані до поверхні об’єкта. 

Лазерний сканер випромінює промінь, який відбивається від об’єкта, а сенсор реєструє час, необхідний для повернення променя. Завдяки цьому методу можна отримати високоточну 3D-модель навіть найскладніших геометричних форм.

Переваги:

• Висока точність та деталізація
• Можливість сканування великих об’єктів
• Використання в різних умовах, включаючи відкритий простір

Недоліки:

• Висока вартість обладнання
• Чутливість до відбиття поверхні та навколишнього освітлення

Сфери застосування:

• Архітектура та будівництво
• Інженерія
• Археологічні дослідження
• Контроль якості у виробництві

Приклади:

• Faro Focus S350-Високоточний лазерний сканер із дальністю сканування до 350 метрів. Має точність ±1 мм, що робить його ідеальним для архітектурних та інженерних проєктів. Оснащений захистом від пилу та вологи (IP54), підходить для роботи на вулиці.
• Leica ScanStation P50-Професійний сканер із дальністю до 1 км і швидкістю сканування до 1 млн точок за секунду. Забезпечує високу деталізацію навіть у складних умовах, таких як яскраве світло чи велика відстань. Використовується в геодезії та промислових вимірюваннях.

2. Фотограмметрія

Фотограмметрія – це метод, що передбачає створення 3D-моделі на основі численних фотографій, зроблених з різних кутів. 

Спеціальне програмне забезпечення аналізує зображення, визначає ключові точки та створює цифрову модель об’єкта.

Переваги:

• Доступність та відносно низька вартість обладнання
• Простота використання
• Висока деталізація текстур

Недоліки:

• Менша точність у порівнянні з лазерним скануванням
• Вплив зовнішніх факторів, таких як освітлення та якість зображень

Сфери застосування:

• Картографія та геодезія
• Культурна спадщина та реставрація
• Судова експертиза

Приклади:

• RealityCapture (ПЗ)-Програмне забезпечення для фотограмметрії, яке працює з фотографіями з будь-якої камери (від смартфонів до дронів). Забезпечує високу деталізацію моделей і підтримує обробку тисяч зображень для створення масштабних 3D-сцен, наприклад, будівель чи ландшафтів.
• Agisoft Metashape-Професійне ПЗ із можливістю автоматичного створення 3D-моделей із фотографій. Має високу точність і гнучкі налаштування, що робить його популярним у археології та створенні віртуальних об’єктів для ігор. Підтримує експорт у різні формати.

3. Структуроване світло

Метод структурованого світла передбачає проєкцію візерунків світла (наприклад, смуг або точок) на об’єкт. Камера реєструє, як ці візерунки деформуються, що дозволяє обчислити форму поверхні.

Переваги:

• Висока точність у малих масштабах
• Відсутність впливу зовнішнього освітлення
• Швидке отримання 3D-моделі

Недоліки:

• Підходить переважно для невеликих об’єктів
• Обмежене використання на вулиці

Сфери застосування:

• Промисловий контроль якості
• Створення цифрових копій мистецьких творів
• Дизайн та виготовлення прототипів

Приклади:

• Shining 3D EinScan Pro HD-Портативний сканер із точністю до 0,04 мм і можливістю роботи в кількох режимах (ручний і стаціонарний). Підходить для сканування дрібних деталей, наприклад, ювелірних виробів чи скульптур. Легкий у використанні завдяки інтуїтивному програмному забезпеченню.
• Artec Eva-Популярний сканер із точністю до 0,1 мм і швидкістю захоплення 16 кадрів за секунду. Ідеальний для сканування середніх об’єктів, таких як частини тіла чи дизайнерські прототипи. Не потребує маркерів для більшості завдань.

4. Контактне 3D-сканування

Контактні сканери використовують механічний щуп, який торкається поверхні об’єкта для збору даних про його форму. 

Хоча цей метод є дуже точним, він підходить лише для об’єктів, які не деформуються під тиском.

Переваги:

• Найвища точність серед усіх методів
• Можливість вимірювання внутрішніх порожнин

Недоліки:

• Тривалий процес сканування
• Неможливість сканування м’яких або деформованих об’єктів

Сфери застосування:

• Інженерія та машинобудування
• Контроль якості у виробництві
• Металургія

Приклади:

• Faro Gage-Портативний контактний сканер із точністю до 0,018 мм. Компактний і простий у використанні, ідеально підходить для вимірювання невеликих деталей у машинобудуванні чи аерокосмічній промисловості. Інтегрується з системами CAD.
• Hexagon Romer Absolute Arm-Високоточний сканер із шарнірною конструкцією та точністю до 0,01 мм. Оснащений змінними зондами, що дозволяє адаптувати його до різних завдань, від контролю якості до реверс-інжинірингу складних механізмів.

5. Томографія (КТ та МРТ)

Комп’ютерна томографія (КТ) та магнітно-резонансна томографія (МРТ) застосовуються для сканування внутрішньої структури об’єктів, зокрема біологічних тканин і промислових матеріалів.

Переваги:

• Можливість аналізу внутрішніх структур
• Висока деталізація

Недоліки:

• Висока вартість обладнання
• Використання іонізуючого випромінювання (у разі КТ)

Сфери застосування:

• Медицина
• Матеріалознавство
• Промисловий аналіз

Приклади:

• Siemens SOMATOM Definition AS-Комп’ютерний томограф із високою роздільною здатністю та низьким рівнем опромінення. Використовується для створення деталізованих 3D-моделей кісток, судин і тканин, що допомагає в діагностиці та плануванні операцій.
• GE Discovery MR750-Магнітно-резонансний томограф із потужністю магнітного поля 3 Тесла. Забезпечує чіткі 3D-зображення м’яких тканин, ідеальний для дослідження мозку, суглобів і внутрішніх органів у наукових і клінічних цілях.

Сфери застосування 3D-сканування

3D-сканування активно використовується в різних галузях, допомагаючи підвищити точність, швидкість та ефективність роботи. Завдяки можливості створювати точні цифрові копії об’єктів ця технологія стала незамінною у виробництві, медицині, архітектурі, мистецтві, розвагах та інших сферах.

Промисловість

3D-сканування сприяє оптимізації виробничих процесів, підвищенню якості продукції та зменшенню витрат.

• Контроль якості – перевірка геометричних параметрів деталей, виявлення дефектів та відхилень від проєктної моделі.
• Реверс-інжиніринг – створення цифрових копій деталей для подальшого відтворення або вдосконалення конструкції.
• Виробництво запчастин – виготовлення компонентів, зокрема для застарілого або унікального обладнання.
• Автомобільна та аерокосмічна промисловість – тестування та модифікація складних механічних вузлів.

Медицина

3D-сканування дозволяє створювати точні моделі анатомічних структур, що відкриває нові можливості для персоналізованої медицини.

• Хірургічне планування – моделювання операцій на основі точних 3D-моделей органів пацієнта.
• Стоматологія – виготовлення протезів, брекет-систем та зубних коронок із врахуванням індивідуальних особливостей пацієнта.
• Протезування та ортопедія – створення персоналізованих імплантів, ортезів та інших медичних пристроїв.

Архітектура та будівництво

Технологія 3D-сканування широко застосовується для створення цифрових копій будівель, що спрощує процес реконструкції та аналізу об’єктів.

• Документування історичних об’єктів – створення точних цифрових моделей пам’яток архітектури для їх збереження та реставрації.
• Будівельний моніторинг – оцінка стану споруд, аналіз зношення та виявлення дефектів.
• Створення цифрових копій будівель – допомагає проєктувальникам отримувати точні моделі для реконструкції чи будівництва.

Мистецтво та дизайн

3D-сканування відкриває нові можливості для художників, дизайнерів та реставраторів.

• Реставрація – відтворення втрачених або пошкоджених частин скульптур, картин чи інших об’єктів мистецтва.
• Віртуальні музеї – створення цифрових експозицій, доступних онлайн.
• 3D-дизайн – використання сканованих моделей у створенні ювелірних виробів, меблів та інших предметів інтер’єру.

Розваги та віртуальна реальність (VR)

3D-сканування активно використовується в індустрії відеоігор, кіно та VR-технологіях.

• Створення персонажів – сканування акторів та об’єктів для більш реалістичної анімації.
• Дизайн середовищ – використання 3D-моделей реальних місць у відеоіграх та VR-проєктах.
• Цифрова реконструкція сцен – відтворення історичних подій та об’єктів у фільмах або навчальних програмах.

3D-сканування стало незамінним інструментом у багатьох галузях, від промисловості до розваг. Завдяки розвитку технологій ця методика стає доступнішою та дозволяє вирішувати складні завдання, пов’язані з аналізом, відтворенням та візуалізацією об’єктів у цифровому просторі.

Особливості 3D-сканування для 3D-друку

3D-сканування та 3D-друк – це дві передові технології, які взаємодоповнюють одна одну та значно розширюють можливості виробництва, ремонту та розробки нових продуктів. 

Завдяки 3D-скануванню можна швидко отримати точну цифрову копію фізичного об’єкта, яку можна модифікувати, оптимізувати та надрукувати на 3D-принтері.

Щоб отримати точні результати 3D-сканування та успішно використовувати їх у 3D-друці, необхідно правильно налаштувати обладнання, врахувати специфіку сканованого об’єкта та виконати обробку отриманої моделі. Розглянемо основні етапи та особливості цього процесу.

1. Налаштування обладнання для 3D-сканування

Щоб отримати точні результати 3D-сканування та успішно використовувати їх у 3D-друці, необхідно правильно налаштувати обладнання, врахувати специфіку сканованого об’єкта та виконати обробку отриманої моделі. Розглянемо основні етапи та особливості цього процесу.

Вибір типу 3D-сканера

Залежно від специфіки завдання, обирають відповідний тип сканера:

• Ручні 3D-сканери – гнучкі та мобільні, підходять для сканування великих або складних об’єктів.
• Настільні 3D-сканери – ідеальні для детального сканування малих об’єктів із високою точністю.
• Стаціонарні або промислові сканери – використовуються у виробництві для швидкого та високоточного сканування великих деталей.

Коригування параметрів сканування

Щоб отримати якісну модель, необхідно правильно налаштувати:

• Роздільну здатність – чим вища роздільна здатність, тим більше деталей буде зафіксовано, але це збільшує розмір файлу.
• Контрастність та освітлення – важливо уникати надмірних відблисків або тіней, які можуть спотворити дані.
• Кут огляду та положення сканера – сканер слід розташовувати так, щоб уникнути сліпих зон.

2. Підготовка об’єкта до сканування

Якість 3D-моделі багато в чому залежить від правильності підготовки об’єкта.

• Очищення поверхні: Перед скануванням об’єкт слід очистити від пилу, жиру та інших забруднень, які можуть вплинути на точність зчитування.
• Обробка відблисків і прозорих поверхонь: Якщо об’єкт має блискучу або прозору поверхню, його слід покрити спеціальним матовим спреєм. Це запобіжить спотворенням під час сканування.
• Фіксація об’єкта: Для настільного сканування об’єкт слід надійно зафіксувати або розмістити на обертовій платформі, якщо сканер підтримує автоматичний режим.

3. Сканування

Процес сканування складається з кількох послідовних кроків.

Крок 1: Виконання серії сканувань

Сканування може виконуватися з різних ракурсів, особливо якщо використовується ручний або настільний сканер. Важливо захопити всі деталі об’єкта.

Крок 2: Об’єднання хмари точок

Сканер створює хмару точок – набір координат, що описує поверхню об’єкта. Отримані частини даних об’єднуються в єдину модель.

Крок 3: Фільтрація та виправлення дефектів

Після сканування необхідно видалити шуми, згладити нерівності та усунути дефекти, що виникли під час сканування.

4. Підготовка моделі для 3D-друку

Щоб отримати якісний друк, 3D-модель потрібно оптимізувати після сканування. Це включає виправлення дефектів, перевірку геометрії та налаштування параметрів друку.

Очищення та редагування

• Видалення шумів – усунення артефактів та зайвих деталей.
• Закриття отворів – відновлення суцільної сітки моделі.
• Згладжування – корекція нерівностей для покращення якості друку.

Оптимізація топології

• Зменшення кількості полігонів – спрощення моделі без втрати якості.
• Перевірка розмірів – корекція масштабу відповідно до потрібних габаритів.

Перевірка та виправлення помилок

• Орієнтація нормалей – усунення перевернутих граней.
• Виправлення відкритих граней – модель має бути “водонепроникною”.
• Усунення перетинаючих поверхонь – корекція проблем із слайсингом.

Підготовка до друку

• Орієнтація моделі – оптимальне розташування для мінімізації підтримок.
• Додавання підтримок – якщо є нависаючі елементи.

Конвертація у формат для 3D-друку

• STL – стандартний формат для більшості принтерів.
• OBJ – підтримує текстури.
• AMF – для кольорового друку.

Перед передачею у слайсер модель слід перевірити на помилки у MeshLab або Netfabb. Це гарантує точність і якість друку.

5. Передача моделі на 3D-друк

Після завершення процесу 3D-сканування та підготовки моделі її потрібно оптимізувати для подальшого друку. Це включає налаштування параметрів друку в спеціальному програмному забезпеченні для слайсингу.

Крок 1: Завантаження моделі в слайсер

Слайсер – це програма, яка перетворює 3D-модель на шари та генерує G-код для 3D-принтера. 

Популярні слайсери:

• Ultimaker Cura (підходить для більшості FDM-принтерів)
• PrusaSlicer (розроблений для принтерів Prusa, але сумісний з іншими)
• Simplify3D (професійне рішення з розширеними функціями)
• ChiTuBox (для принтерів на основі смоли)

Під час завантаження важливо перевірити правильне масштабування та орієнтацію моделі.

Крок 2: Визначення основних параметрів друку

Залежно від технології 3D-друку (FDM, SLA, SLS) налаштовуються такі параметри:

• Товщина шару – впливає на деталізацію та швидкість друку (звичайний діапазон: 0,1 – 0,3 мм для FDM, 0,025 – 0,1 мм для SLA).
• Щільність заповнення – визначає міцність і вагу моделі (від 10% для декоративних моделей до 100% для міцних деталей).
• Тип підтримок – потрібні для друку нависаючих елементів (можна вибрати стандартні, деревоподібні або розчинні підтримки).
• Температура екструдера та платформи – залежить від матеріалу (наприклад, PLA: 200°C для сопла, 60°C для столу).
• Швидкість друку – оптимальний баланс між якістю та швидкістю (зазвичай 40-60 мм/с для FDM, для SLA швидкість визначається експозицією шарів).

Крок 3: Генерація G-коду

Після встановлення всіх параметрів слайсер генерує G-код – набір команд, які керують 3D-принтером. Перед передачею файлу на друк варто переглянути попередній візуалізований результат, щоб уникнути можливих помилок.

Крок 4: Передача файлу на 3D-принтер

Є кілька способів передачі файлу:

• USB-накопичувач або SD-карта – найпоширеніший варіант для автономних принтерів.
• Wi-Fi або LAN-з’єднання – використовується у сучасних моделях з підтримкою бездротового друку.
• Пряме підключення через USB – дає змогу керувати друком через комп’ютер у реальному часі.

Крок 5: Запуск і контроль процесу друку

Перед стартом друку слід перевірити:

• Чи правильно вирівняна платформа
• Чи поданий потрібний матеріал
• Чи правильно розігріті екструдер і платформа

У процесі друку варто контролювати перші кілька шарів, щоб уникнути збоїв у прилипанні моделі до столу або проблем із подачею матеріалу.

Правильне налаштування 3D-сканера, підготовка об’єкта та обробка отриманих даних – ключові фактори успішного 3D-сканування. Дотримання цих процедур гарантує високу точність цифрової моделі та її подальше успішне використання у 3D-друці а поєднання 3D-сканування та 3D-друку відкриває низку можливостей для різних сфер діяльності:

Висновок

3D-сканування стало невід’ємною частиною багатьох галузей завдяки своїй точності, швидкості та універсальності. Воно дозволяє створювати високоякісні цифрові моделі об’єктів будь-якої складності, що відкриває широкі можливості для інженерії, медицини, архітектури та мистецтва.

3D-сканування є потужним інструментом, який значно підвищує ефективність 3D-друку. Від реверс-інжинірингу до персоналізованого виробництва – ця технологія відкриває широкі можливості для бізнесу та промисловості. Використання 3D-сканування дозволяє зменшити витрати, покращити якість готової продукції та розширити межі творчого підходу до створення інноваційних рішень. Якщо у вас виникли пнавички 3D-друку, звертайтеся до Easy3DPrint – ми допоможемо зробити ваш друк ідеальним!

Поширені запитання