3D掃描在3D打印中有用的10個(gè)理由
魔猴君 知識(shí)堂 140天前
3D掃描是使用3D掃描儀遠(yuǎn)程捕獲物體或環(huán)境的形狀、組成和尺寸的過程。激光和相機(jī)收集的數(shù)據(jù)可用于為各種應(yīng)用創(chuàng)建高精度3D模型。在我們深入了解3D掃描的具體應(yīng)用之前，讓我們快速了解一下掃描過程的工作原理。
掃描可以使用不同的技術(shù)和設(shè)備來完成，我們將在下面更詳細(xì)地介紹。無論采用何種技術(shù)，都必須從不同位置、不同角度進(jìn)行掃描，才能獲得整個(gè)物體的完整數(shù)據(jù)模型。使用CAD軟件處理這些數(shù)據(jù)以創(chuàng)建2D繪圖或3D模型。模型可用于分析、設(shè)計(jì)、控制、歸檔或創(chuàng)建新對(duì)象：因此3D掃描的應(yīng)用多種多樣。那么讓我們?cè)敿?xì)了解一下為什么您應(yīng)該考慮在項(xiàng)目中使用3D掃描，以及3D掃描與3D打印相結(jié)合有哪些好處。
照片來源：Formlabs
1：?jiǎn)蝹€(gè)定制項(xiàng)目
3D掃描儀是一種成像設(shè)備，通過測(cè)量來捕獲真實(shí)物體的虛擬3D模型。該技術(shù)使用多種方法，例如激光掃描儀、結(jié)構(gòu)光或攝影測(cè)量。例如，激光掃描儀通常使用LiDAR（光檢測(cè)和測(cè)距）技術(shù)，該技術(shù)發(fā)射被掃描物體反射的光波。軟件分析收集到的數(shù)據(jù)并從點(diǎn)云生成3D模型。
當(dāng)使用結(jié)構(gòu)光掃描時(shí)，掃描儀將校準(zhǔn)的光圖案投射到要掃描的物體上。這種被物體扭曲的圖案可以精確地捕捉到其輪廓。在攝影測(cè)量中，從攝影圖像中捕獲、測(cè)量和解釋物體。3D掃描儀有多種技術(shù)和設(shè)計(jì)可供選擇，可根據(jù)特定需求和應(yīng)用量身定制。有便攜式掃描儀、臺(tái)式掃描儀、大型物體掃描儀，甚至還有智能手機(jī)應(yīng)用程序。這個(gè)市場(chǎng)讓業(yè)余愛好者和專業(yè)人士都可以利用3D掃描，無論是用于小型單個(gè)項(xiàng)目還是集成到更復(fù)雜的生產(chǎn)流程（例如增材制造）中。
照片來源：Sculpteo
2：準(zhǔn)確性
3D掃描提供精確、詳細(xì)的數(shù)據(jù)，比簡(jiǎn)單的草圖來表示物體要好得多。該數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性通常取決于掃描儀的校準(zhǔn)和所使用的技術(shù)。通過從不同位置掃描物體，可以收集有關(guān)其形狀、特征和細(xì)節(jié)的信息。這會(huì)生成點(diǎn)云，可用于創(chuàng)建用于分析、（重新）設(shè)計(jì)和可視化的精確模型。雖然數(shù)據(jù)收集非常準(zhǔn)確，但用戶和CAD工程師驗(yàn)證數(shù)據(jù)模型至關(guān)重要。如果要使用獲得的數(shù)據(jù)生產(chǎn)新物體并且將3D模型用于后續(xù)3D打印，則此檢查尤其重要。例如，它有助于避免打印時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤。
3：節(jié)省時(shí)間
上述元素有利于高效的掃描過程和快速的數(shù)據(jù)采集。與使用坐標(biāo)測(cè)量機(jī)和手動(dòng)工具的傳統(tǒng)測(cè)量方法不同，一次強(qiáng)大的激光掃描可以在幾秒鐘內(nèi)捕獲數(shù)百萬個(gè)3D數(shù)據(jù)點(diǎn)。由于可以在第一次掃描中收集所有數(shù)據(jù)，這有助于快速創(chuàng)建3D模型，從而加快項(xiàng)目速度。
照片來源：3DSpace
4：降低成本
眾所周知：時(shí)間就是金錢，這將我們直接引向下一點(diǎn)：儲(chǔ)蓄。3D掃描測(cè)量本身需要的迭代次數(shù)更少，從而減少了所需的時(shí)間和勞動(dòng)力。這就是為什么3D掃描是其他測(cè)量技術(shù)的一種經(jīng)濟(jì)高效的替代方案。當(dāng)集成到昂貴的生產(chǎn)工藝（例如工業(yè)增材制造）中時(shí)，這一優(yōu)勢(shì)尤其重要。
憑借掃描儀的精度，可以在設(shè)計(jì)或施工階段的早期最大限度地減少錯(cuò)誤、沖突和返工，從而節(jié)省時(shí)間和成本。當(dāng)然，高質(zhì)量的專業(yè)掃描儀的初始成本很高，但隨著其使用的增長(zhǎng)，這種投資是完全合理的。正如我們提到的，有多種掃描儀型號(hào)可以滿足不同的應(yīng)用和預(yù)算，包括更實(shí)惠的選擇。掃描應(yīng)用程序（有時(shí)是免費(fèi)的）通常被建筑師、室內(nèi)設(shè)計(jì)師和設(shè)計(jì)師使用。一般來說，使用3D掃描儀非常直觀，不需要昂貴的培訓(xùn)來熟悉該技術(shù)。
5：安全
3D掃描可以在不直接接觸物體的情況下獲取數(shù)據(jù)，從而具有多種優(yōu)勢(shì)。首先，它有助于保護(hù)出于存檔、修復(fù)或復(fù)制目的而掃描的有價(jià)值的對(duì)象。此外，它還有助于工人的安全，因?yàn)樗试S使用三腳架來掃描遠(yuǎn)程、難以進(jìn)入或存在潛在危險(xiǎn)的環(huán)境。這在監(jiān)測(cè)化工廠或核工廠或地形不穩(wěn)定的區(qū)域時(shí)特別有用。
照片來源：Multiviste/Hexagon
6：質(zhì)量控制
3D掃描可在許多情況下用于檢查組件的質(zhì)量。即使在制造和原型設(shè)計(jì)過程中，手持式3D掃描儀也可以幫助識(shí)別設(shè)計(jì)中可能出現(xiàn)問題的原因。同樣，事實(shí)證明，3D掃描在記錄已使用組件的當(dāng)前狀態(tài)方面特別有效，從而可以與初始模型進(jìn)行精確比較。這種方法可確保徹底的質(zhì)量檢查并促進(jìn)必要的調(diào)整以保持高標(biāo)準(zhǔn)。此外，它還可以通過掃描簡(jiǎn)單地記錄車間中零件的修改情況。
7：數(shù)字模式
3D掃描并不局限于單一應(yīng)用領(lǐng)域。這項(xiàng)技術(shù)具有多種多樣的應(yīng)用：首先，它允許對(duì)數(shù)字模型進(jìn)行記錄和存檔，從而確保保存當(dāng)前數(shù)據(jù)以供將來的工作或作為存檔。后者對(duì)于希望記錄和保護(hù)歷史物品或昂貴藝術(shù)品的博物館和藝術(shù)機(jī)構(gòu)特別有利。此外，這些數(shù)據(jù)還用于對(duì)象復(fù)制，滿足大中型企業(yè)不斷增長(zhǎng)的需求。按需查看的數(shù)字雙胞胎的采用日益廣泛，特別是與3D打印相結(jié)合，促進(jìn)按需生產(chǎn)，不僅滿足當(dāng)?shù)厣a(chǎn)要求，而且滿足可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。最后，掃描數(shù)據(jù)對(duì)于逆向工程過程至關(guān)重要。
照片來源：Creaform3D
8：個(gè)性化
在醫(yī)療和消費(fèi)品領(lǐng)域，3D掃描技術(shù)正在為產(chǎn)品個(gè)性化開辟新的前景。人體掃描儀可以精確記錄人體的個(gè)體尺寸，從而促進(jìn)矯形器、假肢、鞋子和矯形鞋墊等醫(yī)療產(chǎn)品的定制制造。一個(gè)特別重要的領(lǐng)域是牙科，該領(lǐng)域的進(jìn)步旨在根據(jù)特定患者的需求定制種植體和其他解決方案，許多牙科診所已經(jīng)采用3D打印來生產(chǎn)這些定制解決方案。然而，這種方法需要由專門的掃描儀捕獲非常精確的數(shù)據(jù)。這催生了牙科掃描儀的獨(dú)立市場(chǎng)，包括口腔內(nèi)掃描儀和實(shí)驗(yàn)室掃描儀。因此，3D掃描和打印的集成使牙醫(yī)能夠快速設(shè)計(jì)個(gè)性化的醫(yī)療解決方案。
在消費(fèi)品行業(yè)中，個(gè)性化對(duì)于吸引新客戶并在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中脫穎而出變得越來越重要。這一趨勢(shì)得到了3D打印等技術(shù)進(jìn)步的支持，3D打印與3D掃描相結(jié)合，可以高效地制造定制產(chǎn)品。這些例子很好地說明了如何應(yīng)用3D掃描技術(shù)。
照片來源：數(shù)字牙科實(shí)驗(yàn)室
9：產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)階段的優(yōu)化
3D掃描儀通常用于創(chuàng)建對(duì)象的數(shù)字模型以供存檔或復(fù)制。然而，它們也可以作為新設(shè)計(jì)的起點(diǎn)。在設(shè)計(jì)階段，掃描數(shù)據(jù)可以幫助創(chuàng)建新概念并縮短原型設(shè)計(jì)周期。這種方法有助于最大限度地減少原型迭代，通過減少浪費(fèi)來幫助使設(shè)計(jì)和生產(chǎn)階段更加可持續(xù)。數(shù)字模型促進(jìn)產(chǎn)品開發(fā)創(chuàng)新，防止代價(jià)高昂的錯(cuò)誤，并加快上市時(shí)間。與3D打印相結(jié)合，這些步驟可以進(jìn)一步優(yōu)化，因?yàn)?D打印以可持續(xù)、快速生產(chǎn)原型而聞名。
10：與不同技術(shù)的兼容性
最后，3D掃描因其與各種技術(shù)的兼容性而脫穎而出。捕獲數(shù)據(jù)后，可以輕松將其集成到CAD或BIM等平臺(tái)中，作為新項(xiàng)目的起點(diǎn)。新的AR/VR技術(shù)通常基于娛樂行業(yè)使用的掃描數(shù)據(jù)。這些虛擬或增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用程序在游戲和旅游業(yè)領(lǐng)域很受歡迎。掃描數(shù)據(jù)還可以集成到工業(yè)生產(chǎn)工作流程中。例如，在增材制造領(lǐng)域，3D掃描在減少時(shí)間、成本和提高精度方面具有許多優(yōu)勢(shì)，開辟了廣闊的應(yīng)用可能性。3D掃描可以但不應(yīng)該被視為一種孤立的技術(shù)。
圖片來源：3Dprintjunction
