Przemysł produkuje coraz więcej i szybciej, znacząco skraca się czas wprowadzania na rynek nowych produktów, a jednocześnie masowa produkcja w niektórych obszarach ustępuje miejsca produkcji jednostkowej. To wszystko sprawia, że poszukiwane są rozwiązania, które umożliwią błyskawiczne projektowanie i weryfikację jakości. Doskonale sprawdzają się w tym skanery 3D. Obecnie urządzenia te najczęściej służą do prototypowania i modelowania 3D, wykorzystywane są też w inżynierii odwrotnej. Do kontroli jakości używa się ich wciąż w niewielkim stopniu, ale powoli ulega to zmianie.

Skanery 3D umożliwiają zebranie danych na temat fizycznych właściwości dowolnego przedmiotu i przetworzenie go na cyfrowy model trójwymiarowy, który może być poddany dalszej obróbce w programach komputerowych. Jeden pomiar daje kilka milionów punktów pomiarowych w ciągu sekundy, co umożliwia szybkie odwzorowanie nawet bardzo skomplikowanej geometrii. Dzięki nim możliwy jest także bezinwazyjny pomiar detalu, co jest szczególnie istotne w przypadku drogich elementów oraz tam, gdzie kontrola przy użyciu konwencjonalnych metod nie jest możliwa (np. kontrola wirnika w turbosprężarce). Umożliwiają także konwersję do postaci cyfrowej obiektów o trudnych do zaobserwowania detalach, np. ze szczelinami lub chropowatością.

W archeologii i medycynie
Skanować można i na zewnątrz, i wewnątrz, niezależnie od pory dnia. Również rozmiar skanowanego obiektu nie ma znaczenia. Da się zatem zeskanować nie tylko drobne przedmioty, ale też całe obiekty, jak samoloty, okręty, pomniki historyczne, budynki czy nawet jaskinie wykorzystywane do budowy metra (tak było np. w Bhutanie). Skanery 3D z powodzeniem znajdują więc zastosowanie w architekturze i budownictwie, sprawdzają się m.in. przy dużych projektach infrastrukturalnych, np. budowie mostów czy wieżowców.

Urządzenia te pozwalają też odtworzyć elementy, które już nie są dostępne bądź też są podatne na uszkodzenia. Dlatego chętnie sięgają po nie archeolodzy podczas badania cennych historycznych artefaktów oraz historycy sztuki, archiwizując figury, popiersia czy nawet fasady zabytkowych budynków. Metoda ta umożliwia przygotowanie ich wirtualnych planów i analizę kondycji zabytków.

Skanery 3D znalazły zastosowanie także w medycynie, gdzie umożliwiają przeprowadzanie bezdotykowych badań. Technologia ta jest bezpieczna i nie wpływa negatywnie na działanie aparatury medycznej – skanery nie wytwarzają bowiem promieniowania magnetycznego. Wykorzystać je można np. w protetyce do projektowania protez czy implantów, w ortopedii do badania wad postawy lub deformacji kości, projektowania gorsetów czy wkładek ortopedycznych, a w chirurgii plastycznej do produkcji indywidualnie dopasowanych implantów.

Pomiar i produkcja specjalistycznych części w motoryzacji

Kolejną branżą coraz powszechniej korzystającą ze skanerów 3D jest motoryzacja – technologia ta służy np. do testowania jakości części (przez wirtualne złożenie i wykrywanie kolizji) oraz prowadzenia pomiarów (np. geometrii samochodu). Interesują się nią także miłośnicy rekonstrukcji zabytkowych pojazdów. Na przykład firma Loster Polska przy produkcji tuningowych owiewek motocyklowych wykorzystuje skaner eviXscan 3D Pro firmy Evatronix. Posiada on stolik obrotowy wyposażony w specjalny uchwyt, który umożliwia produkcję owiewek dostosowanych do specjalnych wymagań klientów, zachowujących zgodną z oryginałem jakość. Skaner pozwala bowiem odtworzyć geometrię oryginalnych części.

Także firma Arrinera Automotive wykorzystała skaner 3D przy projektowaniu polskiego sportowego supersamochodu Arrinera Hussarya. W tym przypadku zastosowano skaner Micron3D green firmy Smarttech. Użyto go w inżynierii odwrotnej, czyli do pozyskania dokumentacji technicznej istniejącego elementu w celu jego ponownego przeprojektowania. W ten sposób szybko pozyskano kompleksowe informacje o geometrii części samochodowych, np. sprzęgła, które musi charakteryzować się niezawodną i lekką konstrukcją. Działanie skanera Micron3D green opiera się na technologii wykorzystującej światło LED, które pozwala na osiągnięcie wyników o 30% dokładniejszych niż skanery stosujące światło białe. Nie wymaga on także każdorazowej kalibracji, ponieważ jest skalibrowany na jedną objętość pomiarową.

Zobaczyć niewidoczne
Kolejny obszar korzystający z możliwości skanerów 3D to przemysł lotniczy. Urządzenia te pozwalają na pomiar geometrii i łopatek wirników, analizę pracy silników czy kontrolę wykonania kabin. W przemyśle stoczniowym i kolejowym służą do sprawdzania odkształceń konstrukcji statków, badań projektowych czy kontroli pracy silników. W branży transportowej wykorzystuje się je np. do pomiaru ram i podwozi urządzeń transportowych, kontroli wykonania wagonów lub skanowania wnętrz pojazdów w celu wykonania zabudowy.

Na tym jednak nie koniec wykorzystania skanerów. W tartakach używa się ich do wyznaczania grubości kory i kształtu schowanego pod nią drewna. Dzięki nim można też wykrywać uszkodzenia w drewnie już pociętym na deski. W branży tworzyw sztucznych z kolei skanery 3D mogą służyć np. do kontroli pierwszej serii i porównania jej z dokumentacją.

Również przemysł rozrywkowy sięga po te urządzenia, wykorzystując je przy produkcji filmów i gier komputerowych. Zeskanowane obiekty można przenieść do świata cyfrowego i np. tworzyć efekty specjalne.

Jest w czym wybierać
Oferta skanerów 3D stale się powiększa. Klienci mogą wybierać zarówno spośród urządzeń do użytku podstawowego, jak i tych do profesjonalnych zastosowań. Na przykład firma Faro ma w swojej ofercie skaner Freestyle3D X, który może być wykorzystywany do dokumentowania danych 3D w architekturze, inżynierii i budownictwie czy nawet w działalności organów ścigania. Jak wskazuje producent, skaner ten zapewnia dokładność skanowania rzędu 1 mm w odległości 1 m od urządzenia. Dostępny jest z urządzeniem kalibracyjnym zgodnym z amerykańskim Narodowym Instytutem Norm i Technologii (NIST), który umożliwia weryfikację dokładności danych.

Firma Creaform ma natomiast w swojej ofercie całą rodzinę skanerów 3D pod nazwą MetraSCAN, oferowanych na polskim rynku przez firmę ITA. Pozwalają one na precyzyjny pomiar elementów bez konieczności ich przygotowania i mocowania w specjalnych uchwytach. Urządzenia można wykorzystać do kontroli jakości produkowanych części bez względu na rodzaj materiału, z jakiego są wykonane.

Z kolei firma ZEISS Optotechnik oferuje dwa innowacyjne rozwiązania systemowe do skanowania 3D powierzchni swobodnych: linie Comet oraz T-Scan. Pierwsza z nich wykorzystuje najnowszą technologię projekcji niebieskiego światła i służy do pozyskiwania danych z wysoką dokładnością. Potrafi zeskanować nawet obiekty z mocno błyszczącą powierzchnią i elementy transparentne. Skanery te są stosowane np. przy produkcji samochodów osobowych i dostawczych, form i narzędzi, a także sprzętu AGD. Linia T-Scan natomiast to skanery ręczne, które oferują wysoką elastyczność dla dużego zakresu aplikacji. Są łatwe do przenoszenia, dzięki czemu mogą służyć do digitalizacji powierzchni nawet dużych obiektów.

Hexagon Intelligence Metrology ma w swojej ofercie serię skanerów Leica Absolute Scanner z ciekawymi funkcjami, m.in. rewolucyjną technologią skanowania „flying-dot”, automatyczną kontrolą ekspozycji, automatycznym rozpoznawaniem skanera i prostym wyborem profilu skanowania. Na przykład ręczny skaner laserowy Leica Absolute Scanner LAS-XL zapewnia długość linii skanowania do 600 mm i dostęp do trudno dostępnych cech z odległości blisko 1000 mm, co sprawia, że cyfrowy odczyt cech w zagłębieniach jest łatwiejszy, a do trudnych pomiarowo powierzchni możliwy jest dostęp bez konieczności zmiany pozycji trackera laserowego. Z kolei nowy skaner Leica T-Scan 5 z trackerem Leica Absolute Tracker pozwala na pozyskiwanie setek milionów dokładnych punktów na wszelkiego rodzaju powierzchniach – od ciemnych matowych do bardzo lśniących, także wykonanych z włókna węglowego – bez specjalnego ich przygotowania.

W Polsce dostępne są także urządzenia chińskiego producenta Shining 3D (np. w ofercie Oberon 3D lub Aemca), specjalizującego się w produkcji skanerów 3D do kontroli jakości oraz inżynierii odwrotnej. To np. stacjonarny skaner 3D EinScan-SE (Elite). Wchodzi on w skład rodziny skanerów EinScan 3D. Ten ekonomiczny, wielofunkcyjny skaner typu „plug-and-play” jest zaprojektowany do przechwytywania geometrii małych i średnich obiektów w trzech wymiarach. Oparty jest na technologii światła strukturalnego (białe światło) i oferuje dwa tryby przechwytywania 3D: skanowanie stałe i automatyczne. Z kolei EinScan-SP to stacjonarny skaner 3D do profesjonalnego użytku. Może być zastosowany np. w inżynierii odwrotnej lub archiwizacji dziedzictwa kulturowego.

W ofercie firmy GOM znajdziemy natomiast szereg skanerów z serii Atos. Na przykład skaner Atos Triple Scan może być używany do w pełni zautomatyzowanych pomiarów i kontroli części. Atos Compact Scan to z kolei mobilny skaner 3D do szerokiego zakresu zastosowań. Dzięki skalowalnej powierzchni pomiarowej, zintegrowanym funkcjom skanowania i śledzenia idealnie dostosowuje się do danego zadania pomiarowego. Służy m.in. do sprawdzania zgodności narzędzi i części z danymi CAD lub rysunkiem bądź do tworzenia cyfrowych kopii części i dopasowywania części za pomocą technologii śledzenia w czasie rzeczywistym.

Skaner w komórce
Prace nad rozwojem i upowszechnieniem skanerów cały czas trwają. Na przykład naukowcy z Instytutu Fraunhofera opracowali i zaprezentowali w kwietniu br. podczas Hannover Messe autonomiczny system skanowania 3D w czasie rzeczywistym. Skaner sam planuje, jakie ruchy będzie wykonywać, by najlepiej zeskanować dany obiekt. Sam odmierza wszystkie potrzebne odległości i rejestruje pełną geometrię w jak najmniejszej liczbie przejść. Dzięki temu m.in. eliminowane są problemy związane np. z zachodzącymi na siebie częściami modelu.

Co ciekawe, skanery 3D wprowadzono także w smartfonach. Na przykład Sony Xperia XZ2 umożliwia skanowanie obiektów w 3D przednim aparatem fotograficznym. W ten sposób można np. tworzyć awatary, czyli cyfrowo odwzorowane postacie. Do skanowania służyć może także kontroler Kinect dołączany do konsoli Xbox firmy Microsoft, który posiada dwie kamery. Jedna pracuje na paśmie widzialnym, a druga w podczerwieni. Autodesk natomiast udostępnił darmową aplikację 123D Catch, dzięki której można uzyskać skan 3D na podstawie zdjęć zrobionych dookoła obiektu co kilka stopni. Jest ona dostępna dla systemów Windows, Android i iOS. Obliczenia natomiast wykonuje się w chmurze obliczeniowej firmy Autodesk.