¿Qué es el escaneado 3D?

Antes de empezar con la impresión 3D, siempre es necesario disponer de un modelo 3D. Y aunque éstos pueden adquirirse de diferentes maneras, como descargando un modelo de plataformas web o diseñarlo por ti mismo mediante programas de modelado 3D, también es posible crear un modelo a partir de un objeto de la vida real. ¿Cómo? Utilizando el escaneado 3D.

Se define como el «proceso de analizar un objeto o entorno del mundo real para recopilar datos tridimensionales de una forma o posible apariencia». El escaneado 3D se ha hecho cada vez más popular en los últimos años, ya sea con un escáner 3D real o incluso con aplicaciones diseñadas para un smartphone. La ventaja que tiene sobre el modelado más tradicional es que puede capturar perfectamente un objeto digitalmente, lo que permite imprimirlo en 3D con mayor rapidez y facilidad.

¿Cómo se lleva a cabo el proceso?

Como es de esperar, el primer paso de cualquier proceso de escaneado 3D es tener una herramienta con la que hacerlo. La mayoría de las veces se trata de un escáner 3D. Estos vienen en una variedad de formas, con modelos tanto para profesionales como para aficionados, que permiten satisfacer diferentes necesidades. Algunos de los equipos más comunes son los escáneres portátiles, los de escritorio e incluso los de cuerpo entero. Además, los usuarios pueden elegir entre escáneres de largo alcance (utilizados para capturar la geometría de objetos grandes, como edificios) o escáneres 3D de corto alcance (más adecuados para objetos más pequeños que pueden necesitar un mayor nivel de precisión).

Todos los escáneres 3D utilizan un tipo de sensor, ya sea sonda física, láser o luz, para medir la distancia entre una cámara y un objeto. Esto se utiliza para identificar puntos 3D mediante triangulación, el proceso de determinar la ubicación de un punto formando triángulos hacia el punto a partir de puntos conocidos. Estos a su vez forman una nube de puntos que luego se mallan, conectando los puntos de la malla a partir de una colección de vértices y caras con complejidades variables en función de las necesidades del usuario. La nube mallada se convierte en el modelo 3D formado por superficies. Por lo general, las principales etapas de la digitalización son la captura, el tratamiento y el refinamiento de los datos y la exportación. Además, para que el archivo sea apto para la impresión 3D, es necesario que la nube de puntos sea leída por un software específico de lectura de mallas, como por ejemplo MeshLab.

Aunque podemos pensar que escanear es tan sencillo como encender el escáner y capturar el objeto, en realidad no es así. Hay diferentes consideraciones que deben tenerse en cuenta para garantizar un escaneado satisfactorio. No todas ellas se utilizarán en cada escaneado, pero muchas son pasos esenciales.

En primer lugar, los escáneres 3D deben calibrarse para garantizar la precisión. A continuación, debe asegurarse de que el objeto en cuestión está bajo una luz adecuada. Si utilizas una línea visible de luz láser, por ejemplo, el escaneado en exteriores podría ser posible, pero cualquier escáner que utilice luz invisible, infrarroja, deberá utilizarse en interiores. Otro aspecto a tener en cuenta es el uso de marcadores, que pueden ayudar a crear un modelo sin defectos. Por último, los objetos brillantes o transparentes deberán recubrirse con un spray mate para garantizar que el escáner pueda capturar correctamente.

Diferentes tipos de escaneado 3D

Escaneado 3D láser

El escaneo 3D por láser es una de las tecnologías de digitalización más populares y, como tal, es la que se encuentra con mayor frecuencia en diversas aplicaciones, incluyendo la topografía, la medicina forense y la preservación del patrimonio. Su funcionamiento consiste en que, como su nombre indica, se utiliza una luz láser para obtener la representación digital del objeto con un punto láser o una línea proyectada sobre un objeto que mide la distancia a la superficie del objeto. A continuación, estos datos pueden convertirse en una malla triangulada. Los escáneres que utilizan esta tecnología son conocidos por su capacidad para medir detalles extremadamente finos y capturar formas libres en nubes de puntos de gran precisión.

Escaneado con luz estructurada

El escaneado de luz estructurada, de forma similar al escaneado 3D láser, también utiliza el principio de triangulación para crear el modelo digital del objeto. Sin embargo, esta tecnología utiliza una serie de patrones paralelos que se proyectan sobre el objeto a través de una fuente de luz, por ejemplo, cuadrículas o rayas. Las cámaras captan la deformación de estos patrones para determinar la forma del objeto.

Fotogrametría

A diferencia otros métodos, la fotogrametría se basa en una multitud de fotografías que, tomadas en conjunto, pueden extrapolar el diseño del objeto desde diferentes ángulos. Aunque es bastante menos precisa que el escaneado láser, la tecnología es mucho más accesible, ya que a menudo puede realizarse incluso con un simple teléfono. Si además se utiliza un buen software de fotogrametría, se puede anticipar un resultado más que decente. Esta opción es adecuada si la precisión es menos importante para el diseño, así como para objetos o escenas de gran tamaño. Hoy en día hay disponibles varios programas de fotogrametría para todos los niveles.

Otros

Cabe señalar que las tres anteriores, aunque son las más utilizadas para la posterior impresión 3D, no son las únicas tecnologías de escaneado disponibles. Por ejemplo, en el sector sanitario, uno de los procesos de escaneado más utilizados es la topografía computerizada, o TC, que resulta útil cuando se utilizan tecnologías de impresión 3D para crear modelos quirúrgicos. Además, el escaneado 3D por contacto, que utiliza sondas táctiles para determinar el objeto, puede ser útil para objetos que se moverán durante la digitalización. Por último, el escaneado 3D basado en pulsos láser o escaneado por tiempo de vuelo, crea modelos utilizando la velocidad de la luz y sensores midiendo el tiempo que tarda un láser fundido en alcanzar un objeto y volver por reflexión.

Ventajas y aplicaciones del escaneado 3D

Ahora que tienes una comprensión básica de lo que es la digitalización 3D y cómo funciona, la siguiente pregunta a responder es ¿por qué y cuándo utilizarla? Como hemos mencionado, el escaneado 3D puede utilizarse en una amplia variedad de aplicaciones y sectores. Algunos de los más mencionados son la manufactura (especialmente para nuestros propósitos con la impresión 3D), la arquitectura, la conservación del patrimonio, la sanidad e incluso el entretenimiento.

El escaneado 3D será una buena opción para quienes necesiten crear un modelo 3D de forma rápida y precisa que represente un modelo de la vida real. Por ejemplo, se utiliza a menudo para la creación de gemelos digitales o en ingeniería inversa. En el caso de los gemelos digitales, los escaneados 3D permiten crear un modelo completamente preciso que se puede seguir y con el que se puede trabajar en tiempo real. Por su parte, la ingeniería inversa se utiliza a menudo para la creación de piezas de repuesto, algo para lo que la fabricación aditiva es especialmente adecuada.

Pero independientemente de cómo utilice el escaneado 3D, es innegable que resulta sumamente interesante cuando se combina con la fabricación aditiva. Al acercar los modelos de la vida real a la flexibilidad y adaptabilidad de la impresión 3D, se pueden fabricar piezas que ni siquiera podrían imaginarse con tecnologías más clásicas. Además, aunque muchos piensan en el escaneado 3D puramente para la creación de modelos CAD, también puede utilizarse para el control de calidad después de que se haya fabricado un modelo, un paso cada vez más importante para las piezas impresas en 3D dada la industrialización de las tecnologías.