Skanowanie 3D to dla wielu osób równie fascynujący co dość tajemniczy proces. Powszechne wyobrażenie na ten temat jest takie, że przy pomocy skanera 3D „skanujemy” przedmiot lub postać, a efektem tej czynności jest gotowy obiekt 3D, który możemy np. z miejsca wydrukować na drukarce 3D. I że jest to czynność stosunkowo łatwa i prosta, a jedynymi barierami są zakup samego urządzenia oraz jego późniejsza obsługa.
Tymczasem jak to zwykle bywa, sprawa jest dużo bardziej złożona – i co ciekawe, to co wydaje się w tym wszystkim najtrudniejsze, paradoksalnie jest najmniejszym problemem… Oto lista pięciu rzeczy, które należy zrozumieć przed zakupem skanera 3D lub zlecenia usługi skanowania 3D wyspecjalizowanej firmie.
1. Skanowanie 3D to nie „kserowanie 3D”
Skanowanie 3D to dość złożony proces, gdzie przy pomocy światła strukturalnego lub lasera przechwytywana jest w przestrzeni geometria wybranego obiektu i odtwarzana w postaci cyfrowej na komputerze, w dedykowanym oprogramowaniu. Efektem jest tzw. „chmura punktów”, które po połączeniu ze sobą tworzą geometrię, którą możemy dalej przetwarzać w oprogramowaniu do projektowania lub modelowania 3D.
W pewnym sensie można powiedzieć, że skaner 3D wykonuje „ujęcia 3D” – przechwytuje fragmenty obiektu, które oprogramowanie urządzenia w inteligentny sposób łączy ze sobą. Niestety nie jest to proces doskonały – w trakcie pracy pewnych rzeczy nie udaje się odwzorować idealnie i wychodzą zniekształcone lub całkiem zdeformowane; zagłębienia lub głębokie otwory są odtwarzane tylko do pewnego stopnia – tak dokładnie jak jest w stanie dotrzeć tam światło lub wiązka lasera, którego używa dany skaner 3D. Gdzieniegdzie pojawiają się także artefakty lub szumy, które należy ręcznie pousuwać już na poziomie oprogramowania.
Inna sprawa to to, że skaner 3D bardzo dokładnie odtwarza daną powierzchnię detalu – nawet zbyt dokładnie niż byśmy chcieli… Przykładowo – kilkucentymetrowy detal ze stali lub aluminium, który został wykonany metodą odlewniczą, będzie posiadał nieregularne powierzchnie o licznych niedoskonałościach, niewidocznych gołym okiem. Dobry skaner 3D to wszystko odwzoruje cyfrowo, podczas gdy naszym oczekiwaniem było otrzymanie idealnie prostych i gładkich powierzchni.
Reasumując, to co otrzymujemy ze skanera 3D, to surowa geometria, nad którą musimy dalej pracować w środowisku CAD. Skan 3D to swoisty „półprodukt” w etapie projektowania 3D – na jego bazie tworzymy dopiero finalne modele 3D w programie do projektowania. Skaner 3D ma nam w tym pomóc – a nie zrobić to za nas.
Czy to oznacza, że na podstawie surowego skanu 3D nie da się od razu nic wyprodukować? Da się, ale efekt końcowy będzie dużo gorszy jakościowo niż oryginał. W sumie to efekt będzie identyczny jak przy kserowaniu zdjęć na dowolnym xero – kopia będzie tylko substytutem oryginału i nigdy go nie zastąpi.
2. Obsługa skanera 3D jest stosunkowo prosta – cała reszta jest trudna
Wiele osób nie mających styczności ze skanerami 3D czuje przed nimi obawę dot. samej obsługi, tymczasem są to stosunkowo proste urządzenia. Bez względu na to czy mamy do czynienia ze skanerem 3D stacjonarnym czy ręcznym, największym wyzwaniem będzie tak naprawdę jego kalibracja – w niektórych modelach urządzeń jest to stosunkowo łatwe, w przypadku innych trwa dłużej i jest bardziej złożone. Niemniej jednak gdy tylko to opanujemy, samo skanowanie 3D nie będzie nastręczało większych kłopotów.
Wszystko co najtrudniejsze zaczyna się zawsze na poziomie programu do projektowania 3D, gdzie będziemy musieli okiełznać efekty naszej pracy ze skanerem 3D.
3. Są różne skanery 3D do skanowania 3D różnych rzeczy
Tak jak nie ma drukarek 3D, na których dałoby radę wydrukować w tak samo dobrej jakości dowolną część, tak nie ma uniwersalnego skanera 3D, za pomocą którego można „zeskanować wszystko”. Skanery 3D możemy podzielić na trzy kategorie:
- do skanowania 3D małych, precyzyjnych części (o gabarytach do 10-15 cm w osiach XYZ)
- do skanowania 3D średnich części (o gabarytach od kilkunastu do kilkudziesięciu centymetrów w osiach XYZ)
- do skanowania 3D dużych obiektów infrastrukturalnych lub pojazdów.
Najtańsze są skanery 3D z drugiej grupy, najdroższe z trzeciej. Oczywiście jest to podział bardzo umowny kierowany do osób, które dopiero stawiają pierwsze kroki w świecie skanowania 3D. Na rynku z powodzeniem znajdziemy super-precyzyjne skanery 3D do skanowania 3D małych części z dokładnością do pojedynczych mikrometrów, kosztujących tyle co 3-4 wysokiej klasy wielkoformatowe skanery 3D – chodzi tu o podstawową zasadę – jeżeli chcemy skanować „trochę małych rzeczy, a trochę takich średnich” to musimy zaopatrzyć się w dwa urządzenia. Niestety nie ma tu rozwiązań uniwersalnych i „opcji budżetowych”. Tak samo jak nie ma super wytrzymałych aut terenowych, które „mało palą w mieście”…
4. Dobry skaner 3D posiada dobre oprogramowanie do skanowania 3D, ale to nie wystarczy do pełnego procesu reprodukcji rzeczy
Dobre oprogramowanie skanera 3D charakteryzuje się tym, że poszczególne skany 3D łączą się ze sobą w dość inteligentny sposób, ograniczając ingerencję operatora do absolutnego minimum. Pozwalają także na łatwą i prostą redukcję artefaktów i szumów z przestrzeni otaczającej skanowany obiekt. Innymi słowy – dobry program do skanowania 3D pozwala na łatwe i szybkie skanowanie 3D. Niestety do dalszej pracy niezbędne są niezależne programy…
Chcąc replikować części lub odtwarzać je na potrzeby modyfikacji i nanoszenia zmian projektowych, potrzebne jest dedykowane oprogramowanie klasy CAD lub modelowania (rzeźbienia) 3D. Może to być jedno z najpopularniejszych narzędzi na świecie: Autodesk Fusion, Inventor, Solidedge, Solidworks, Catia, Creo, Rhino3D, ZW3D etc. itp. – ważnym jest tylko, żeby pozwalało na pracę z obiektami 3D.
Niestety każdy program do projektowania 3D posiada dwie dość istotne wady:
- jest drogi (od kilku tysięcy PLN wzwyż)
- trzeba się go nauczyć obsługiwać (co może zająć od kilku tygodni wzwyż).
Zatem sam zakup skanera 3D to dopiero tylko pewien etap inwestycyjny w całym procesie cyfrowego odtwarzania części – może się okazać że na oprogramowanie 3D będziemy musieli wydać porównywalne pieniądze co na samo urządzenie. A co z darmowymi programami jak np. Blender? Można próbować z nich korzystać, ale mimo naprawdę licznych funkcjonalności w ramach „darmowej ceny”, nie są to aplikacje dedykowane do tego typu pracy.
5. A co z komputerem i resztą akcesoriów do skanowania 3D?
Osoby planujące zakup skanera 3D często nie są świadome również tego, że oprócz samego urządzenia i oprogramowania, będą musiały zaopatrzyć się w szereg innych dość istotnych w późniejszej pracy rzeczy. Podstawową jest komputer, na którym będziemy w stanie łatwo przetwarzać i modyfikować skany 3D.
Próg wejścia to maszyna posiadająca min. 16GB pamięci RAM i niezależną kartę graficzną. W obszarze laptopów najlepszymi opcjami są laptopy gamingowe, które powinny poradzić sobie z obróbką plików ważących od kilkuset megabajtów – po kilka gigabajtów każdy. W obszarze komputerów stacjonarnych warto wspólnie z dostawcą skanera 3D zaprojektować właściwą stację roboczą. Tak czy inaczej musimy się tu liczyć z wydatkiem min. kilku-kilkunastu tysięcy złotych.
Jeżeli kupujemy skaner 3D ręczny, warto zaopatrzyć się w dedykowaną skrzynię transportową oraz rozważyć zakup statywu i stolika obrotowego, który pozwoli nam także na skanowanie stacjonarne. Jeżeli rozważamy zakup skanera 3D na światło strukturalne, powinniśmy zaopatrzyć się w markery – naklejki, które będziemy przyklejać na skanowane obiekty w celu kalibracji skanera 3D i jego odnajdywania się w przestrzeni oraz spraye do pokrywania powierzchni odblaskowych lub przezroczystych.
Jeżeli kupujemy skaner wielkoformatowy do pracy na zewnątrz, powinniśmy zaopatrzyć się w dodatkowe akumulatory, lepsze statywy, akcesoria do szybszej kalibracji urządzenia w miejscu docelowym oraz… namiot który zabezpieczy nasz sprzęt przed deszczem.
Podsumowując, na koszt zakupu skanera 3D składają się:
- sam skaner 3D
- akcesoria uzależnione od typu skanera 3D i specyfiki pracy jaką będziemy nim wykonywać
- oprogramowanie do projektowania 3D
- komputer.
