10 motivi per cui la scansione 3D è utile nella stampa 3D

La scansione 3D è un processo che permette di catturare la forma, la composizione e le dimensioni di oggetti o ambienti a distanza, tramite scanner 3D. I dati raccolti tramite laser e camere possono essere utilizzati per creare modelli 3D di alta precisione per diverse applicazioni. Prima di passare alle applicazioni specifiche in cui la scansione 3D può essere utile, diamo una breve occhiata a come funziona il processo di scansione.

La scansione vera e propria può essere eseguita con diverse tecnologie e dispositivi, di cui parleremo in dettaglio più avanti. Indipendentemente dalla tecnologia, la scansione deve essere effettuata da diverse posizioni e angolazioni per ottenere un modello di dati completo dell’intero oggetto. Attraverso dei software CAD questi dati vengono elaborati per creare disegni 2D o modelli 3D. I modelli possono essere utilizzati per l’analisi, la progettazione, il controllo, l’archiviazione o la creazione di nuovi oggetti: le applicazioni delle scansioni 3D sono davvero molte e varie! Vediamo quindi nel dettaglio perché prendere in considerazione l’utilizzo della scansione 3D nei propri progetti e i vantaggi della scansione 3D combinata alla stampa 3D.

Immagine: Formlabs

#1: Progetti per ogni utente

Gli scanner 3D sono dispositivi di imaging che creano un modello 3D virtuale di un oggetto reale misurandolo. Ciò è possibile grazie a diverse tecnologie. Il processo di scansione può essere effettuato, ad esempio, mediante scanner laser, scansione a luce strutturata o fotogrammetria. Gli scanner laser utilizzano solitamente la tecnologia LiDAR (Light Detection and Ranging), che emette onde luminose che vengono riflesse dagli oggetti da scansionare. Il software categorizza i dati ottenuti e i modelli 3D vengono creati sulla base delle nuvole di punti di dati.

Quando si esegue la scansione con luce strutturata, lo scanner emette l’oggetto da scansionare in un modello di luce calibrato. Quando questo schema colpisce gli oggetti, viene distorto, consentendo di catturare i contorni dell’oggetto. Nella fotogrammetria, l’oggetto viene catturato, misurato e interpretato utilizzando immagini fotografiche. A seconda dei requisiti e delle applicazioni, gli scanner 3D sono disponibili non solo con diverse tecnologie, ma anche con diversi design. Possono essere scanner portatili, scanner da tavolo, scanner per oggetti di grande formato o persino applicazioni per smartphone. Il mercato è così ampio che sia gli hobbisti che gli utenti professionali possono trarre vantaggio dal fatto che la scansione 3D può essere utilizzata per progetti più piccoli e integrata in processi di produzione più ampi come il flusso di lavoro della manifattura additiva.

Crediti: Sculpteo

#2: Precisione

La scansione 3D consente di acquisire dati precisi e completi. Questi dati hanno una precisione maggiore rispetto a uno schizzo per rappresentare un oggetto. In genere, questi dati sono accurati, ma possono variare a seconda della calibrazione dello scanner e della tecnologia utilizzata. La scansione da diverse posizioni consente di raccogliere dati completi sulla forma, sulle caratteristiche nascoste e sui dettagli. Ciò consente di ottenere dati precisi sulle nuvole di punti che possono essere utilizzati per creare un modello preciso per l’analisi, la (ri)progettazione e la visualizzazione. Sebbene la raccolta dei dati sia molto accurata, gli utenti e gli ingegneri CAD devono verificare il modello dei dati. Questo è particolarmente importante se un nuovo oggetto deve essere prodotto utilizzando i dati ottenuti e il modello 3D deve essere utilizzato per la successiva stampa 3D, ad esempio, in quanto ciò può evitare errori durante la stampa.

#3: Risparmio di tempo

I punti precedenti portano a un processo di scansione efficiente e a una rapida acquisizione dei dati. A differenza delle tecnologie di misura tradizionali, che richiedono macchine di misura a coordinate, strumenti manuali e così via, la scansione è meno laboriosa e richiede meno tempo. Una singola e potente scansione laser può acquisire milioni di punti di dati 3D in pochi secondi, ad esempio. Poiché tutti i dati possono essere raccolti durante la prima scansione, non sono necessarie ulteriori visite al sito. Tutto ciò contribuisce alla rapida creazione di un modello 3D, che a sua volta contribuisce ad accelerare i progetti e i processi decisionali.

Crediti: 3DSpace

#4: Risparmio sui costi

Il tempo è denaro, il che ci porta direttamente al punto successivo: il risparmio in termini economici. La misurazione stessa richiede meno iterazioni e quindi meno tempo e manodopera. Ciò rende la scansione 3D un’alternativa economicamente vantaggiosa rispetto ad altre tecnologie di misura. Questo è un vantaggio importante, soprattutto quando la scansione è inserita in un flusso di lavoro di produzione costoso, come la produzione additiva industriale.

Grazie alla suddetta precisione dello scanner, è possibile ridurre gli errori, i conflitti e le rielaborazioni fin dall’inizio della fase di progettazione o di costruzione, con conseguente risparmio di tempo di lavoro e, in ultima analisi, di costi. Naturalmente, i dispositivi di scansione professionali di alta qualità hanno un prezzo di acquisto da non sottovalutare, ma l’investimento vale sicuramente la pena con l’aumento dell’utilizzo. Come già accennato, esistono scanner di vari design per diverse applicazioni e anche di varie fasce di prezzo, compresi gli scanner 3D economici. Le app per scanner sono talvolta addirittura gratuite e sono spesso utilizzate da architetti e designer d’interni o creatori. In generale, il funzionamento degli scanner 3D è molto intuitivo e non sono necessari costosi corsi di formazione per familiarizzare con la tecnologia.

#5: Sicurezza

Con la scansione 3D, i dati vengono acquisiti attraverso il processo di scansione senza contatto diretto con l’oggetto. Questo comporta diversi vantaggi. In primo luogo, è possibile proteggere i manufatti di valore che vengono scansionati a scopo di archiviazione, riparazione o replica. D’altra parte, contribuisce anche alla sicurezza dei lavoratori, in quanto i treppiedi possono essere utilizzati per acquisire con lo scanner anche ambienti distanti, di difficile accesso o addirittura pericolosi. Questo vale, ad esempio, per il rilievo di impianti chimici o nucleari o di aree con terreni instabili.

Crediti: Multiviste/Hexagon

#6: Controllo qualità

La scansione 3D può essere utilizzata in numerose situazioni per controllare la qualità dei componenti. Anche durante la fase di produzione e prototipazione, gli scanner 3D portatili aiutano a identificare le cause di eventuali problemi nella progettazione. La scansione 3D è particolarmente utile anche per registrare lo stato attuale di un componente già utilizzato. In questo modo è possibile determinare lo stato effettivo di un componente, che viene poi confrontato con il modello. I pezzi possono quindi essere sottoposti a manutenzione per garantire la qualità. Se un pezzo è stato modificato e adattato in officina, queste modifiche possono essere semplicemente registrate tramite scansione.

#7: Modelli digitali

La scansione 3D non è riservata a un solo campo di applicazione. Infatti, la tecnologia può essere utilizzata in molti settori. Soprattutto, le scansioni possono essere utilizzate per la documentazione e i modelli digitali possono essere archiviati e salvati. I dati dello status quo possono quindi essere utilizzati come punto di partenza per ulteriori lavori o per l’archiviazione. Quest’ultima è particolarmente vantaggiosa per i musei e le istituzioni artistiche che desiderano registrare e proteggere manufatti storici o opere d’arte costose. I dati possono essere utilizzati anche per riprodurre i manufatti. Sempre più aziende di medie o grandi dimensioni si affidano ai gemelli digitali, ai quali possono accedere quando ne hanno bisogno. Soprattutto in combinazione con la stampa 3D, ciò consente la produzione on-demand che, oltre alla produzione in loco, serve anche a realizzare obiettivi di sostenibilità. Allo stesso modo, i dati di scansione possono essere utilizzati anche per il reverse engineering.

Crediti: Creaform3D

#8: Personalizzazione

Nel campo della medicina e dei beni di consumo, i dati delle scansioni 3D offrono la possibilità di personalizzazione. Utilizzando le scansioni del corpo, è possibile registrare le misure individuali di una persona e fabbricare prodotti medici in base alle esigenze personali, come ortesi, protesi, scarpe e solette. Un’altra area che dovrebbe essere esplicitamente evidenziata è l’odontoiatria, che cerca di offrire impianti e soluzioni personalizzate. Molti studi dentistici stanno già lavorando con le stampanti 3D per raggiungere questo obiettivo. Tuttavia, ciò richiede dati precisi che possono essere acquisiti dagli scanner. Questo ha dato vita a un segmento separato di scanner dentali, dove troviamo gli scanner intraorali e gli scanner da laboratorio. La combinazione di scansione e stampa 3D consente ai dentisti di generare rapidamente soluzioni mediche personalizzate.

Il principio della personalizzazione sta diventando sempre più importante anche nel settore dei beni di consumo, per conquistare nuovi clienti o distinguersi dal mercato. La tendenza alla personalizzazione dei beni di consumo è alimentata da tecnologie come la stampa 3D. Insieme alla scansione 3D, è possibile creare prodotti personalizzati in modo efficiente. Questi sono solo alcuni esempi di come e dove può essere utilizzata la tecnologia di scansione 3D: l’elenco delle applicazioni è lungo!

Crediti: Digital Dental Lab

#9: Ottimizzazione della fase di ideazione e sviluppo del prodotto

Le scansioni 3D sono spesso utilizzate per archiviare gli oggetti come modelli digitali o per riprodurli. Tuttavia, possono anche servire come punto di partenza per nuovi progetti. Nella fase di progettazione, i dati di scansione possono aiutare a creare un nuovo concetto e a ridurre i cicli di progettazione di un prototipo. Evitando prototipi ridondanti, anche la fase di produzione e progettazione può essere resa più sostenibile, in quanto si riducono gli sprechi. Gli oggetti digitalizzati promuovono l’innovazione nello sviluppo del prodotto, aiutano a evitare errori costosi e possono ridurre i tempi di commercializzazione. In combinazione con la stampa 3D, queste fasi possono essere ulteriormente ottimizzate, poiché la stampa 3D è nota per la produzione sostenibile e rapida di prototipi.

#10: Compatibilità con diverse tecnologie

Infine, la scansione 3D è caratterizzata anche da una buona interazione con numerose tecnologie. Una volta generati i dati, questi possono essere integrati senza problemi in piattaforme come CAD o BIM e costituire il punto di partenza per nuovi progetti. Le tecnologie AR/VR emergenti sono spesso basate su dati di scansione, utilizzati dall’industria dell’intrattenimento. Queste applicazioni di realtà virtuale o aumentata sono molto popolari anche nell’industria dei giochi e nel turismo. I dati di scansione possono anche essere incorporati in un flusso di lavoro di produzione. Nella produzione additiva, ad esempio, la scansione 3D offre numerosi vantaggi in termini di tempo, costi, precisione e numerose possibilità di applicazione. La scansione 3D può, ma non deve, dunque, essere vista come una tecnologia isolata.

Crediti: 3Dprintjunction

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*Crediti immagine di copertina: Skywell