3D-Scannen: eine Form festhalten, die du nicht zeichnen kannst

Für organische oder komplexe Formen, die mit Maßen fast nicht zu beschreiben sind, hält ein 3D-Scan die Form direkt fest. Wann Scannen passt, welche Verfahren welche Genauigkeit erreichen, wo es anstößt, und warum ein Scan etwas anderes ist als ein CAD-Modell.

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Categorie3D-Modellierung

Beim 3D-Scannen hältst du die Form eines bestehenden Objekts direkt fest, mit einer indikativen Genauigkeit bis rund 0,02 mm (Lasertriangulation) oder einigen zehn µm (Streifenlichtscan). Das ist die Route, wenn die Form wichtiger ist als die Maße und diese Form zu wild ist, um sie von Hand zu zeichnen. Denk an ein Gesicht, eine Skulptur, einen ergonomischen Griff oder ein bestehendes Produkt mit fließenden Übergängen. Ein Scanner nimmt die Oberfläche als dichte Punktwolke auf, und daraus wird ein Netz gerechnet, ein Mesh — ein Gitter aus Dreiecken, das der Form genau folgt.

Eines gehört vorher gesagt: ein Scan ist eine Momentaufnahme einer Oberfläche, kein aufgeräumtes, bearbeitbares CAD-Modell. Das Netz hat kein Verständnis von Flächen, Bohrungen oder Maßen, und es enthält meist Rauschen und Löcher. Zum Nachbauen oder Ändern braucht es deshalb einen Schritt danach. Das macht Scannen stark für die richtigen Anwendungen, aber es ist eh keine Universallösung.

Scanverfahren und Genauigkeit als Größenordnung

Werte aus Fachreferenzen, um die Verfahren einzuordnen — keine Angabe zu unserer Ausrüstung und keine zugesicherte Genauigkeit. Was erreichbar ist, hängt stärker am einzelnen Gerät als am Verfahren.

Lasertriangulation

bis rund 0,02 mmDetail, opake Oberflächen

Streifenlichtscan

einige zehn µmschnell, organische Formen

Fotogrammetrie

wechselnd, gröbergünstig, große Objekte

CT, also Röntgen

im µm-Bereichauch innenliegende Geometrie

Wann passt 3D-Scannen?

Geeignet für

Organische und freie Formen
Ergonomische Formen wie Griffe und Auflagen
Bestehende Objekte ohne Zeichnung
Komplexe Oberflächen mit viel Detail

Weniger geeignet für

Maßhaltige Funktionsteile
Glänzende oder transparente Oberflächen
Scharfe Maße und Passungen
Teile, die du danach noch stark ändern willst

Wo Scannen an Grenzen stößt

Vier Dinge machen beim Scannen fast alle Probleme. Drei hängen an der Oberfläche, das vierte an der Genauigkeit selbst: ein Scan nähert die Form an, und für eine Passung ist diese Annäherung oft zu grob. Was im Druck an Toleranzen realistisch ist, steht bei Maßgenauigkeit.

Glänzende Oberflächen: Spiegelndes oder glänzendes Material wirft das Licht zurück und stört die Messung. Oft hilft ein matter, auswaschbarer Scanspray, aber nicht immer.
Transparente und sehr dunkle Teile: Glas und klarer Kunststoff lassen Licht durch, tiefschwarze Oberflächen schlucken es. Beides ist schwer oder gar nicht zu scannen.
Tiefe Hohlräume: In enge, tiefe Öffnungen kann ein Scanner nicht hineinschauen, weil er nur sieht, was ihm zugewandt ist. CT ist da die Ausnahme.
Genauigkeit und Maße: Ein Scan nähert die Form an. Für scharfe Maße und Passungen ist diese Annäherung oft nicht genau genug; dann ist ein konstruiertes CAD-Modell verlässlicher.

Ein Scan ist noch kein CAD-Modell

Am Ende eines optischen Scans steht ein Netz — Punktwolke, dann Dreiecke —, kein bearbeitbares Volumenmodell. Willst du das Teil maßhaltig ändern oder exakte Maße ergänzen, braucht es einen Modellierschritt danach, und der heißt Reverse Engineering.

Ein Objekt auf den Scan vorbereiten

Die Scanqualität fängt beim Objekt an. Eine matte, undurchsichtige und saubere Form scannt am angenehmsten. Für glänzende Stellen wird oft ein dünner, auswaschbarer matter Spray verwendet, damit die Oberfläche das Licht nicht mehr spiegelt. Bewegliche oder weiche Teile legst du am besten in einer Stellung fest, denn jede Verschiebung während des Scans gibt ein verzogenes Ergebnis.

Denk auch vorher darüber nach, was du mit dem Scan willst. Nur reproduzieren braucht weniger Nachbearbeitung als ändern oder maßhaltig machen. Je klarer dieses Ziel ist, desto gezielter kann die Form festgehalten und aufgeräumt werden, und desto weniger Rätselraten bleibt im letzten Schritt übrig.

Vom Scan zu einem brauchbaren Teil

Was mit einem Scan geht, hängt am Ziel. Willst du die Form eins zu eins reproduzieren, kann das Netz nach dem Aufräumen — Rauschen weg, Löcher zu, wasserdicht machen — oft direkt in den Druck. Für feines Detail an organischen Formen ist dabei SLA meist die bessere Wahl als FDM. Willst du die Form ändern, mit anderen Teilen kombinieren oder auf ein Referenzmaß bringen, folgt ein Modellierschritt, in dem der Scan als Referenz dient: Reverse Engineering macht aus dem Netz wieder Flächen, Maße und Features.

Hast du schon einen Scan als STL oder OBJ, dann lad ihn im Drucktool hoch und lass die Druckbarkeit beurteilen; worauf dabei geschaut wird, steht bei Modelle prüfen und reparieren. Und willst du die Form nicht selbst festhalten: 3D-Scannen bieten wir als Leistung an, den Schritt danach genauso.