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Experteninterview: Wie lässt sich die 3D-Scantechnologie in ein Unternehmen integrieren?

Auf 21. Dezember 2020 von Michelle J. veröffentlicht
3D-Scantechnologie

Die Größe des globalen 3D-Scanning-Marktes wurde im Jahr 2018 auf 4,5 Milliarden US-Dollar geschätzt und wird laut einer Studie von Grand View Research von 2019 bis 2025 mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 8,4 % wachsen. Von diesem Wachstum können wir ableiten, dass die Adoptionsrate gestiegen ist. Eine wachsende Zahl von Unternehmen hat die Vorteile einer Investition in eine 3D-Scantechnologie erkannt. Sei es für eine verbesserte Produktentwicklung und -gestaltung, Anwendungen zur Qualitätskontrolle, Reverse Engineering oder Prototyping, um nur einige zu nennen. Trotz der Vorteile ist es wichtig zu verstehen, ob die 3D-Scantechnologie die Bedürfnisse eines Unternehmens erfüllt. Darüber hinaus sind 3D-Scanner sehr vielfältig. Es sind sowohl günstige als auch einige teurere Geräte auf dem Markt erhältlich, die ganz unterschiedliche Fähigkeiten bieten. Im folgenden Artikel haben wir 3 Branchenexperten gebeten, uns ihre Erkenntnisse über den Einsatz von 3D-Scannern in einem Unternehmen mitzuteilen. Wie lässt sich also die 3D-Scantechnologie in ein Unternehmen integrieren?

Jeff Wang ist der Gründer von ScanTech, einem Unternehmen, das seit 2011 digitale 3D-Technologie einsetzt und 2014 die erste Generation von handgeführten 3D-Laserscannern auf den Markt brachte. Mit 10 Jahren Erfahrung im Bereich des 3D-Scannens und der Messtechnik haben sie professionelle digitale 3D-Lösungen für 3000 Kunden in der Industrie bereitgestellt. An ihrer Seite Monika Gaztañaga, seit 4 Jahren Applikationsingenieurin bei Metrología Sariki; sie widmet sich hauptsächlich der Welt der Punktwolken, wo sie mit Solutionix Strukturlichtgeräten und Mitutoyo 3D-Maschinenlaserscannern arbeitet. José Molinero schließlich gehört zu CAF Digital Manufacturing als Verantwortlicher für Strategie und Entwicklung. Er hat mehr als 10 Jahre Erfahrung mit 3D-Geräten, von Langstrecken-Scannern, die im Bauwesen eingesetzt werden, bis hin zu Kurzstrecken-Scannern, die im Detail-Engineering verwendet werden, insbesondere strukturierte Licht-Scanner.

Wann ist es für ein Unternehmen sinnvoll, eine 3D-Scantechnologie einzusetzen?

Alle Branchen müssen vorausdenken, um bessere Produkte in möglichst kurzer Zeit herzustellen. Bei einem neuen Produkt beginnt alles mit dem Design, der Anfertigung von Skizzen und Mock-ups, die dann durch ein erstes CAD-Modell geformt werden, um den ersten Prototyp zu bauen. Hier kommt die 3D-Scantechnologie ins Spiel. Heute gibt es viele Vorteile, die Lösungen der Messtechnik bieten. Dazu gehören Geschwindigkeit, Vielseitigkeit, Anpassungsfähigkeit, Qualität und Genauigkeit sowie der Komfort der dreidimensionalen Replikation. Die Luft- und Raumfahrt-, Automobil-, Dental- und Medizinindustrie haben am meisten von diesen Funktionen profitiert. Es ist jedoch wichtig, sich zu fragen, wann ein Unternehmen über die Integration von 3D-Scans in sein Geschäft nachdenken sollte, da dies nicht immer a priori die beste Idee ist.

Die Hauptsache ist, über die Anwendung der 3D-Scantechnologie für das Unternehmen nachzudenken, und unsere Experten geben uns dazu ihren Rat. Jeff Wang sagt: „Es wird empfohlen, dass Unternehmen 3D-Scanner bereits in der Konstruktionsphase kaufen, um technische Unterstützung während des gesamten Produktlebenszyklus zu erhalten.“ Andererseits sagt Molinero: „Ich denke, ein Scanner sollte dann eingesetzt werden, wenn er dem gesamten Produktionsprozess zugute kommt, sei es zur Qualitätsverbesserung oder zur Zeitverbesserung. Ich denke, es wäre logisch, diesen Prozess zunächst auszulagern und je nach Einsatz die Wirtschaftlichkeit zu sehen.“ Der Sariki-Experte erklärt: „3D-Scanner geben uns eine andere Perspektive, eine globale Sicht auf die zu analysierenden Teile und viel mehr Informationen als das, was bisher mit herkömmlichen Methoden wie einer dreidimensionalen Maschine erreicht werden konnte.“

3D-Scantechnologie

Viele Industrien haben sich bereits für die Integration von 3D-Scanning entschieden | Bildnachweis: Sariki

Was sollte vor der Investition in eine 3D-Scantechnologie beachtet werden?

3D-Scanner können eine wichtige Rolle bei der Produktentwicklung und -konstruktion, der Qualitätskontrolle, der Produktion von Chargentests und der intelligenten Fertigung spielen. Wenn Sie sich darüber im Klaren sind, welche Rolle die Technologie spielen soll und für welche Art von Anwendungen sie eingesetzt werden soll, gibt es eine Reihe von wichtigen Punkten, die Sie berücksichtigen sollten, bevor Sie in ein Gerät dieser Größenordnung investieren. Jeff Wang hebt vier wichtige Punkte hervor, nämlich Stabilität, Effizienz und Geschwindigkeit, Scan-Genauigkeit und schließlich Portabilität und ROI. Zu dem letzten Punkt bemerkt er: „Mit Ausnahme des Aufkommens des digitalen Zeitalters machen ihre hohe Portabilität und extreme Kosteneffizienz eine schnelle Entwicklung möglich. Damit erweitert sich der Anwendungsbereich des 3D-Scannens erheblich und deckt fast alle Lebensbereiche ab und ist nicht mehr auf die mechanische Präzisionsprüfung beschränkt. Digitale 3D-Modelle sind sehr wichtige Front-End-Datenanforderungen.“

Monika Gaztañaga hingegen konzentriert sich auf den dritten Punkt, die Scan-Genauigkeit, und empfiehlt: „Wenn wir einen 3D-Scanner in unseren Prozess einbinden, ist es wichtig zu wissen, welchen Detailgrad wir im Endergebnis erreichen müssen. Davon hängt die Wahl des jeweils am besten geeigneten Scanners weitgehend ab.“ José Molinero stimmt dem bereits Erwähnten zu und fügt hinzu: „Bei der Auswahl der Ausrüstung ist es wichtig, die Größe des Stücks, die Art des Materials, den erforderlichen Detailgrad und die benötigten Messzeiten zu berücksichtigen. Damit können wir recht gut zwischen den Technologien abgrenzen.“

3D-Scantechnologie

Bevor man in einen 3D-Scanner investiert, muss man sich über die Funktion im Klaren sein, die die Technologie erfüllen soll

Kennen Sie die Technologien der Streifenprojektion und des Laserscannings, was sind die Hauptunterschiede? In welchen Anwendungen sollte jede Methode eingesetzt werden?

Die Laserscanning-Technologie funktioniert, indem ein Laserpunkt oder eine Linie auf ein Objekt projiziert wird und dann die Reflexion mit Sensoren erfasst wird. Diese Methode wird Triangulation genannt, weil der Laserpunkt (oder die Linie), der Sensor und der Laseremitter ein Dreieck bilden. Andererseits verwendet die Streifenprojektion auch die trigonometrische Triangulation, aber es funktioniert, indem ein Lichtmuster auf das zu scannende Objekt projiziert wird und nicht eine Laserlinie (oder ein Punkt). Beide Technologien sind heute die wichtigsten, mit ihren Vor- und Nachteilen, die man kennen sollte. Mit diesen Begriffen im Hinterkopf wollen wir nun herausfinden, was die Experten darüber denken, welche Methode in jedem Fall zu verwenden ist.

Die Anwendungen des 3D-Scannens werden immer umfangreicher. Der Geschäftsführer von ScanTech stellt die Methoden wie folgt vor: „In den letzten Jahren wurden beide Lösungen kontinuierlich verbessert. Der 2016 auf den Markt gebrachte 3D-Scanner PRINCE von ScanTech war beispielsweise branchenweit führend bei der Verwendung eines blauen Lasers als Lichtquelle, was die Detailerfassung beim Laserscannen erheblich verbesserte; GOM brachte den auf der Streifenprojektion basierenden Scanner ATOS 5X auf den Markt und kann als automatischer Scan-Sensor sowohl schwarze als auch glänzende Objekte scannen. Daher werden die Anwendungen von 3D-Laserscanning und strukturiertem Licht immer umfangreicher.“

José Molinero: „Das Laserscanning hat gewisse Vorteile: Wenn es um Präzision und Geschwindigkeit der Messung geht, kann man viel bessere Werte erreichen als mit der Streifenprojektion. Darüber hinaus neigt sie dazu, in Teilen mit Brechung oder Reflexion weniger Rauschen zu erzeugen. Bei der Streifenprojektion haben wir den Vorteil, dass wir einen größeren Arbeitsbereich abdecken können, was die Messung großer Objekte erleichtert. Monika Gaztañaga weist ihrerseits darauf hin: „Auf Laserscanning basierende Scanner sind in der Regel genauer als solche auf Streifenprojektion, allerdings ist die Erfassung meist länger und komplexer. Es ist üblich, die Streifenprojektion bei großen Teilen und das Laserscanning bei Teilen mit engeren Toleranzen zu verwenden, aber das muss im Einzelfall geprüft werden.“

3D-Scantechnologie

Je nach Art der zu scannenden Teile ist es besser, sich für die Lasertriangulation oder strukturiertes Licht zu entscheiden.

Was sind die häufigsten Fehler bei der Integration von 3D-Scans?

Es ist klar, dass bei der Investition in eine neue Technologie die Kenntnis der häufigsten Fehler diese in Zukunft verhindern kann. Eine weitere Möglichkeit, diese Probleme zu vermeiden, sind Kenntnisse in der Messtechnik, die den Filterungsprozess sowie die Extraktion von Elementen aus der Punktwolke erleichtern, sobald diese gefiltert und vernetzt ist. Gaztañaga glaubt, dass die Genauigkeit der Scanner und das Material des Teils eine der häufigsten Einschränkungen sein könnten. In der Tat kommentiert sie: „Heutzutage ist die Präzision, die ein Kontaktsystem bietet, in den meisten Fällen etwas größer als die, die uns ein Scanner bieten kann. Der Materialglanz des Teils ist eine weitere Einschränkung, auf die wir stoßen können, da wir in einigen Fällen externe Hilfe benötigen, um die Oberfläche zu mattieren und eine Qualitätswolke zu erzielen.“

Der CAF-Experte betont seinerseits, dass die beiden typischen Fehler in der Regel die Messzeit und die Kosten sind, die mit einem 3D-Scan verbunden sind, und er kommentiert: „Anwender, die mit dieser Technologie nicht vertraut sind, denken, dass durch das Scannen eines 3D-Objekts diese Geometrie einfach verändert werden kann. Dieser Reverse-Engineering-Prozess ist kein sofortiger Vorgang und erfordert einige Fachkenntnisse, um einen qualitativ hochwertigen Scan zu erhalten.“ Wang sagt, dass viele Anwender das Ergebnis der durch Scannen gewonnenen 3D-Daten als gleichwertig mit der Datei des ursprünglichen digitalen 3D-Modells betrachten. Er merkt außerdem an: „Die gescannte Punktwolke oder Netzdatendatei unterscheidet sich von dem ursprünglichen digitalen 3D-Modell. Anwender sollten sich professionell schulen lassen, um die Netzdatendatei in eine digitale 3D-Modelldatei zu konvertieren.“

3D-Scantechnologie

Neueste Tipps

Wenn alle oben genannten Punkte klar sind, ist es an der Zeit, in die Welt der Messtechnik einzusteigen und auf die Vorteile zu vertrauen, die sie mit sich bringt. Deshalb wollten unsere 3 Experten eine abschließende Empfehlung für die Integration der 3D-Scan-Technologie geben.

> Jeff Wang: „Das frühzeitige Verstehen und Anwenden der 3D-Scantechnologie wird großen Wert und Nutzen bringen. Es ist wirklich eine tolle Sache, die 3D-Scantechnologie zu lieben und zu genießen.“

> Monika Gaztañaga: „Ich ermutige Sie, sich für diese Art von Technologie zu interessieren, die Vorteile, die sie mit sich bringt, sind vielfältig und es ist eine gute Möglichkeit, das zu ergänzen, was Sie bereits haben.“

> José Molinero: „Mein Rat ist, dass man sich im Zweifelsfall in die Hände von Experten begeben sollte, die beurteilen, ob die Anschaffung dieses Geräts sinnvoll ist, ob es pünktlich gewartet wird oder ob man es nicht anschafft.“

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