3Dプリントを成功させる最適な3Dスキャナの選択
アディティブマニュファクチャリングに3Dスキャンを使用する理由
3Dプリントの作業工程は、まず3Dプリンターに送る3Dモデルのファイルの取得から始まります。当然、モデルがなければプリントするものもないからです。プリント可能な3Dモデルを得るには、CAD/3Dモデリングソフトウェアで一から作成するか、実在するオブジェクトをスキャンしたり撮影する方法の2通りあります。いずれにしても、モデルが水密状態であること、つまりそのサーフェスが均一で隙間が一切ないことを確認する必要があります。したがって、3Dプリントのワークフローがスキャンしたオブジェクトのコピーを作成する目的であるなら、3Dスキャンツールの選択によってその作業が簡単になることも、悪夢になることもあります。スキャナが検出できなかったサーフェスは、手作業でモデル化されなければなりません。
アディティブマニュファクチャリングのワークフローにおける3Dスキャナの役割は、プリンターにモデルを送るだけではありません。多くの場合、スキャナは3Dプリントされた部品を検査し、3Dプリンターの品質を検証するためにも使用されます。仕様どおりうまく3Dプリントできているかを調べるには、1つをサンプルとしてスキャンし、3Dデータ処理用のソフトウェアでそのスキャンから 3Dモデルを作成してみることができます。Artec Studioのようなトップクラスのソリューションであれば、ポイント間測定を実行し、モデルの体積や表面積を計算し、製造部品の厚さをチェックするためのツールを提供します。
このソフトウェアに搭載されている、検査用の重要な機能の1つにヒートマップの比較があります。これを利用することで、サンプルになった部品とプリントされた部品のモデルを重ね合わせ、比較することができます。それら2つの形状間の偏差は色で強調表示され、このソフトウェアは特定の領域での正確な偏差値を表示し、3Dプリントされた部品が設定した許容範囲内に収まるかどうかを計算します。
3Dプリント技術が進化し、その適用範囲が拡大するにつれて、3Dプリント技術はますます多くの業界で不可欠なものとなっています。そのおかげで企業は新たな課題を解決し、他の方法では難しいであろう生産性や品質の向上を実現できるようになります。
重要なポイント
プロ仕様の3Dスキャナとソフトウェアは、実在するオブジェクトの完全な3Dモデルの作成をはじめ、3Dプリントされた部品の品質検査や検証まで、3Dプリントのワークフローで重要な役割を果たし、様々な業界における企業の生産性の向上とリソースの使用の最適化に役立ちます。
3Dプリントにおける精密な3Dモデルの重要性は、製造業や医療、そして文化遺産の保存まで、様々な業界のユースケースによって示されています。高品質の3Dスキャンは、時に人生を変えることさえあります！例えば、Artec Evaで作成されたスキャンは、顔に重度の火傷を負った子供の皮膚の治癒を促進させる、オーダーメイドのマスクを設計・プリントする革新的な方法の根底にあります。
他の分野では、3Dスキャンとプリントは重機の改造を可能にしたり、アートとデザインのアイデアを実現したり、車の改造で車の性能を向上させたりしています。そしてそれはさらに、動物用の義肢を作成することさえ可能にしています。
現在の市場には多くの選択肢があるため、特定のニーズに合ったスキャナを選択するのはみなさんにとって難しいと感じるかもしれません。しかし、この記事は考慮すべき基準のリストを提供しますので、慎重な選択をする手助けになるはずです。
3Dプリント用の3Dスキャナを選ぶ際に考慮すべきこと
特定の用途に応じて、いくつかの要素は他の要素よりも優先されることがあります。以下のチェックリストは、すべての3Dスキャンおよびプリントプロジェクトにとって重要な要素に焦点を当てており、特定の用途の詳細も強調されています。
精度
ほぼ全ての3Dプリントの用途に対して言えることですが、特に製造業において、データの精度は重要になります。3Dプリントされた部品がぴったり所定の位置にはまらない場合は、それを捨てるしかありません。また同様に、装具が着用者の体の解剖学的構造に適合していない場合、快適さが損なわれるため、それはすぐに廃棄されてしまうかもしれません。特定の分野でアディティブマニュファクチャリングのプロジェクトを成功させるためには、必要な許容偏差を把握し、抜群の精度を保証する3Dデータキャプチャソリューションに投資しましょう。Artec 3Dは、こちらから確認できる様々な精度仕様を備えたプロ仕様の3Dスキャナ一式を提供しています。
スピード
スキャナの1秒あたりのフレーム数、つまりFPSのレートが高いほど、より多くのスナップショットを取得できます。Artec Pointのようなスキャナでは、このパラメータの値はなんと120 FPSにまで達することがあります。超高速データキャプチャにより、限られた時間枠内でより多くのスキャンが可能になります。また、スピードに加えて、スキャナの視野角も確認しましょう。視野角が大きいほど、スキャナがカバーできるサーフェスも広くなるため、スキャンセッションの時間を節約できます。
解像度
解像度は通常、点群内の最も近い2点間の最短距離もしくは3Dメッシュモデルを構成するポリゴンの最も近い2つの頂点間の最短距離として定義されます。したがって、サーフェスを徹底的にキャプチャすることは、最終的な3Dモデルの鮮明さにつながります。最も微妙なサーフェスの詳細をキャプチャする、サブミリメートルレベルの精度の3Dスキャナは、プリント中のエラーのリスクを最小限に抑えるために3Dデータを十分にプリンターに提供します。
持ち運びやすさ
3Dスキャン用ハードウェアの展開が簡単であればあるほど、スキャンを迅速に開始できます。現場でスキャンする予定の場合は、スキャナを持ち運べるかどうか、そして十分な時間の間に電源を入れたままにできることを確かめましょう。予備のバッテリーと充電器があれば、特に便利です。ハンドヘルド型スキャナの軽量化によって、スキャンの利便性が向上します。ただし、軽量モデルの場合は、データを3Dスキャン用ソフトウェアにリアルタイムでストリーミングするために、ノートPCに接続させなければならない場合がほとんどです。ワイヤレス型スキャナは動作が重くなる可能性がありますが、コンピューターが内臓されているため、ノートPCに接続する必要はありません。持ち運びやすさは、さまざまなユースケースで重視される機能です。例えば病院患者のスキャンや考古学的遺跡や個々の遺物のデジタル化、そして壊れやすい博物館の展示品を様々な角度からキャプチャする場合に重宝されます。
使いやすさ
直感的に操作できる3Dスキャナは、操作方法を修得する時間を大幅に節約します。これは、スキャナがプロジェクトのチーム内で共有されるケースで複数の人が使用する際に特に重要です。同様に、大量のアイテムをスキャンする場合、使いやすさは特に重視されます。3Dデータキャプチャを最も簡単にする技術の1つはArtec Leoを使用するワイヤレス式のスキャンです。タッチスクリーンを搭載したLeoは、スマートフォンでビデオを撮影するのとほぼ同じような感覚のスキャン操作を実現します。Artec Micro IIのようなデスクトップ型ソリューションは、スキャンプロセスをさらに簡素化します。Micro IIは、内部に設置されたオブジェクトを自動的にスキャンし、サーフェスが完全にキャプチャされ、細部が失われないように、キャプチャに最適な角度を計算します。
汎用性
多用途のスキャナは、様々なサイズのオブジェクトの高品質な3Dスキャンを提供できます。様々なオブジェクトをスキャンできることに加え、一部のアプリケーションでは人のスキャンが求められるため、スキャン技術は非接触で目に安全である必要があります。これらの要件を満たすスキャナには、Artec Leo、Artec Spider II、そしてArtec Evaが含まれます。
スキャン環境も様々です。屋内だけでなく、屋外でのスキャンが必要な場合もあります。フィギュアの3Dプリントのような用途では、テクスチャ付きのフルカラースキャンは絶対に必要ですが、自動車部品の場合にはカラーキャプチャはほとんどもしくは全く関係ありません。3Dスキャナが必要な可能性のあるケースをすべて検討し、お望みの結果を達成できるデバイスを選択しましょう。
アディティブマニュファクチャリング用の3Dスキャンは投資
購入する3Dスキャナは何年も使用できて、しかも毎回高品質の結果を提供できるものであるべきですが、そのようなクオリティのスキャナが低価格である可能性はほぼありません。また、3Dスキャナは単なる高価なハードウェアではありません。それは、手動で行う3Dモデリングや手作業による測定にかかる作業時間を節約するための投資でもあるのです。
３Dスキャナを取得することは、みなさんのプロジェクトの成功を保証する製品に投資することでもあるので、時間をかけてまず製品について調べてみたり、異なる種類のスキャナから作成された3Dモデルを見てみたり、ユーザーからの評価を調べるなどして、いくつかの重要なポイントを把握しておいた方がよいでしょう。そのスキャナのブランドは信頼できると定評がありますか? そのメーカーは効率的なカスタマーサポートを提供していますか? ユーザーはその製品について何と言っていますか? 付属のソフトウェアは、エラーや不具合なく大規模なデータセットを処理できますか? 十分なツールセットは提供されていますか、それともお望みのワークフローには追加のソフトウェアの購入が必要ですか?
一番効果的なのは、メーカーや販売代理店にライブデモを頼んで、購入を考えているスキャナを試してみることです。もしくは、展示会でスキャナの実演を実際に見てみるのもよいでしょう。試しにサンプルオブジェクトをスキャンして、そのデータを処理してみてください。これは、そのスキャナが期待どおりに機能するかどうか、また長期的に見て良い投資になるかどうかを見極める最良の方法です。
歯科インプラントやジュエリー、複雑なジオメトリの小型工業部品等の3Dプリント
1ミクロン単位の精度が重要となる宝石や歯科インプラント、または極小型サイズのオブジェクトなど、非常に小さなアイテムをキャプチャするには、デスクトップ型のArtec Micro IIや、ポータブル型のArtec Spider IIなどの精密でメトロロジーグレードの3Dソリューションが最適です。 Micro IIは、フォトグラメトリを統合して次世代のリアリズムを実現し、小型工業部品や歯科用品のフルカラーの3Dモデルで5ミクロンの精度を実現します。その一方で、超高解像度を提供する最新のハンドヘルド型デバイスのSpider IIは、複雑なオブジェクトやシャープなエッジ、細いラインを驚異的な詳細レベルで簡単にキャプチャします。これらの機能に加えて、このスキャナは広い視野角を持ち、より大型な部品をMicro IIと同じレベルの優れた詳細度を提供しながら3Dで再構築することを保証します。これら2台のデバイスは、微細なアイテムや複雑なジオメトリを非常に詳細に3Dスキャンできるように特別に設計されており、非常に正確でプリント可能な3Dモデルを作成できます。
複雑なサーフェスを持つオブジェクトの3Dプリント
キャプチャが難しい、色が黒だったり光沢のあるサーフェス、または複雑な要素が多々あるサーフェスの3Dモデルが必要な場合は、Artec Pointを検討してみてください。Artec Pointは詳細な3Dモデルを忠実に作成するために重要な超高精度の点群データを提供するため、3Dプリントプロジェクトに最適な選択肢です。Artec Pointは、最大0.02mmの精度で微細なディテールも正確にキャプチャするため、リバースエンジニアリングや製品設計などの高い再現性でのオブジェクトのキャプチャが求められるアプリケーションに最適です。クリーンで信頼性の高いデータが得られ、それを迅速に処理してプリント可能なモデルに変換できるため、高品質で元の設計に忠実な部品が作成されます。
義肢装具から博物館の展示品まで、小型から中型のオブジェクトの3Dプリント
Artec Evaは、体の部位や彫刻、インテリア要素、そして中型サイズの機械部品などの3Dモデルを作成するのに最適です。Evaはフルカラーでデータをキャプチャし、様々なサーフェスのタイプを処理できるため、3Dプリントに最適な、鮮明でテクスチャのあるスキャンを実現できます。さらに、このスキャナは多様なアプリケーションに非常に適応性が高く、高品質の3Dモデルが求められる場合にいつでもワークフローを簡素化します。
家具から自動車、機械部品までの中型から大型サイズのオブジェクトの3Dプリント
品質保証やリバースエンジニアリングなどの用途で中型サイズのオブジェクトを3Dスキャンする場合は、タッチスクリーンとバッテリーを内蔵したAI駆動のワイヤレス型デバイスのArtec Leoを検討してください。ポータブル型の3Dスキャナを使用してデータをキャプチャすると、プロジェクトがどこにあっても簡単にスキャナを持ち運ぶことができ、近くに電源がなくても数時間連続してスキャンができるため、便利です。
カラフルなオブジェクトの3Dプリント
Leo、Eva、Spider IIが他の製品より優れているもう1つの重要な要素は、カラーキャプチャ機能です。カラーでの3Dプリントが必要な場合、3Dスキャナのカラーキャプチャの品質は、スキャンするオブジェクトの正確な形状と詳細を再現する能力とほぼ同じくらい重要になります。カラーが高品質の場合、編集時間を大幅に節約することができ、カラー調整のために追加の3Dモデリングソフトウェアを購入する必要性がなくなります。Artecの3Dスキャナ製品一式は、オブジェクトのテクスチャと形状の両方を正確にキャプチャし、カラープリンターに直接送信できる3Dモデルを生成します。
建物から車両、工芸品等の特大サイズのオブジェクトの3Dプリント
建物や彫像、飛行機、トラック、風力タービンなどの大きなオブジェクトをハンドヘルド型3Dデバイスでスキャンをするとなると、かなり時間がかかり、手間がかかる作業になります。プロ仕様のLiDAR (光検出および距離測定) ソリューションを使用してそれらをキャプチャすると、スキャンのワークフローがさらに効率的になります。Artec Ray IIのような高精度の長距離用3Dスキャナは、検査、建設、測量、3Dプリントのために大量のデータをキャプチャするように特別に設計されており、大型オブジェクトの非常に詳細なスキャンを提供します。
最も重要な要点：３Dプリントを成功させる3Dソフトウェア
ソフトウェアはハードウェアと同じくらい重要であることを忘れないでください。業界をリードするArtec Studioソフトウェアは毎年アップグレードされ、様々な業界のワークフローを加速し、3Dデータの処理・編集・モデリング・分析などのための革新的なツールをユーザーに提供します。3Dスキャナだけでなく、スマートフォンやドローン、さらには顕微鏡からのデータを使用する場合、最新バージョンのArtec Studioを使用すると、プリント可能な実物そっくりの軽量モデルを作成できます。次世代のAIフォトグラメトリ機能により、画像やビデオを3Dモデルに変換できるため、ほぼすべてのデバイスからのデータ統合が可能になります。モデルを作成したら、サーフェスを修正したり仕上げを施し、それをCAD対応のデータに変換できます。Artec Studioを使用すると、手動で色補正する時間も節約でき、モデルを直接プリントできるため、3Dモデリングやフルカラーの3Dプリントに最適なソリューションになります。
重要なポイント
3Dプリントにおいて、ソフトウェアはハードウェアと同じくらい重要です。Artec StudioやGeomagic Design X、ZEISS INSPECT Optical 3Dなどのツールは３Dプリントのワークフローを強化し、高品質な3Dプリント結果を実現する上で中心的な役割を果たします。
3Dプリントプロジェクトに非常に役に立つソフトウェアの例として、Geomagic Design XとZEISS INSPECT Optical 3Dの２つが挙げられます。Design Xは、複雑な自由形状のオブジェクトをすぐにプリントできるデザインに変換できるため、3Dスキャンデータを正確なCADモデルに変換する場合に不可欠です。このソフトウェアの高度なリバースエンジニアリングツールは、3DスキャンデータをパラメトリックCADモデルに変換し、複雑なジオメトリを3Dプリント用に正確に複製します。Design Xは他の主要なCADソフトウェアと統合されており、スキャンから設計、そして製造までのスムーズな移行が可能で、最初から最後まで高品質の生産が保証されます。
画像元：https://www.zeiss.com
一方、ZEISS INSPECT Optical 3Dのソフトウェアは、3Dスキャンの精度と品質を確保する上で重要な役割を果たします。その光学測定技術により優れた精度が得られ、歪みを最小限に抑えながら部品の詳細なスキャンを実現します。このレベルの精度は、厳しい許容誤差をクリアし、極めて高品質の結果が求められる3Dプリントのプロジェクトにとって非常に重要です。ZEISSのソフトウェアは、プリント前に3Dモデルを詳細に検査し、品質管理するための強力な分析ツールを備えており、極めて正確なデータだけが製造段階に送られます。
3Dプリント用のオブジェクトのキャプチャや、用途に適した3Dスキャナの選択についてなにか質問がある場合は、Artecのサポートまでお問い合わせください。
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構造化光式3Dスキャナを使用する際に、すべての専門家が知っておくべきルールと要素がいくつかあります。この記事では、スキャンを開始する前にまずオブジェクトと環境を準備する方法について説明いたします。それから、様々なテクニックや、可能な限りベストな3Dスキャンを取得するための秘訣についてご紹介していきます。
ラーニングセンターに
さらに詳細が記載されています
インターネットで入手可能な、人気3Dスキャナの一覧を確認したところ、そのほとんどはスキャン対象のオブジェクトの大事な要素に関する情報が含まれていないことに私達は気がつきました。オブジェクトのサイズや、スキャナを使用するアプリケーションなどの重要なカテゴリは対象になっていないのです。このレビューは、そんな欠陥情報を盛り込み、あなたのプロジェクトに最適な3Dソリューションを見つけ出す手助けをすることを目的としています。
個別製作の義肢装具からピッタリと合う衣服、3D印刷されたフィギュアやリアルなゲームのアバターに至るまで、3Dボディスキャンは急速に産業界内全般で支持を得ています。本稿では人体をキャプチャする際の主な課題、異なるスキャナの種類、そして本テクノロジーが医療、スポーツ、衣類、CGIなどの分野で革新を後押ししている様子について探っていきます。
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