Wenn Sie bereits einen Desktop-3D-Drucker besitzen, kennen Sie vielleicht den typischen Ablauf: ein Modell online finden, die Datei herunterladen, die Druckparameter anpassen und das Modell ausdrucken. 3D-Druck hat den Zugang zur Fertigung erleichtert und ermöglicht es immer mehr Menschen, digitale Modelle zu Hause, im Studio oder in Makerspaces in physische Produkte umzuwandeln.

Doch was passiert, wenn das Objekt, das Sie drucken möchten, in keiner vorhandenen Modellbibliothek verfügbar ist oder wenn das fertige Produkt genau zu einer bestimmten Person, einem bestimmten Objekt oder einer konkreten Anwendung in der realen Welt passen soll? Damit stellt sich eine neue Frage: Woher kommt das Modell?

Hier kommen 3D-Scanning und 3D-Druck zusammen. Mit 3D-Scanning lassen sich Personen, Objekte und Räume aus der realen Welt als digitale 3D-Daten erfassen. Diese Daten können anschließend digital bearbeitet, rekonstruiert und neu gestaltet werden, bevor sie an einen 3D-Drucker übergeben werden, um ein physisches Produkt herzustellen.

Aus dieser Perspektive beschränkt sich 3D-Druck nicht auf das Drucken von aus dem Internet heruntergeladenen Modellen. Wird 3D-Scanning in den Workflow integriert, kann die reale Welt selbst zur Quelle Ihrer 3D-Modelle werden.

3D-Scanning → Digitales Design → 3D-Druck → Anwendung in der realen Welt

Dieser vollständige Workflow steht im Mittelpunkt dieses Artikels.

Wie hängen 3D-Scanning und 3D-Druck zusammen?

3D-Scanning und 3D-Druck lösen zwei unterschiedliche Aufgaben.

3D-Scanning wird eingesetzt, um 3D-Daten aus der realen Welt zu erfassen und reale Personen, Objekte oder Räume in digitale Modelle umzuwandeln. Der 3D-Druck hingegen nutzt digitale Modelle zur Herstellung physischer Objekte und verwandelt ein digitales Design in ein greifbares Produkt.

Betrachtet man den gesamten Prozess als Produktionskette, ist 3D-Scanning hauptsächlich für die Datenerfassung zuständig, während der 3D-Druck Teil des Fertigungsprozesses ist. Dazwischen liegt ein weiterer wichtiger Schritt: das digitale Design.

Deshalb geht es beim 3D-Scanning nicht immer einfach um „Scannen und Drucken“. Einige gescannte Daten können für bestimmte 3D-Druck-Anwendungen direkt verwendet werden, während andere Projekte je nach vorgesehenem Einsatz eine weitere Konstruktion, Bearbeitung oder Optimierung erfordern.

Für Nutzer, die bereits einen 3D-Drucker besitzen, besteht einer der wichtigsten Vorteile des 3D-Scannings darin, dass sie bei fehlenden vorhandenen Modellen mit einem realen Objekt beginnen und daraus eigene 3D-Daten erstellen können.

Der vollständige Workflow lässt sich wie folgt darstellen:

Reales Objekt → 3D-Scanning → 3D-Daten → Digitales Design → 3D-Druck → Anwendung in der realen Welt

Jede Phase erfüllt einen eigenen Zweck.

Schritt 1: 3D-Scanning macht aus der realen Welt ein digitales Modell

3D-Scanning ist eine Technologie zur Erfassung der Form und räumlichen Informationen eines realen Objekts als digitale 3D-Daten. Anders als bei der vollständigen Erstellung eines Modells von Grund auf stellt 3D-Scanning zunächst eine grundlegende Frage: Wie erhält man ein 3D-Modell eines realen Objekts?

Die Form des Kopfes, Körpers oder Gesichts einer Person, die Geometrie eines mechanischen Bauteils, die tatsächlichen Abmessungen eines Fahrzeugteils oder sogar die unregelmäßige Oberfläche einer Wand können mithilfe von 3D-Scanning als digitale 3D-Daten erfasst werden.

Für Nutzer von 3D-Druckern kann dieser Schritt besonders wertvoll sein. In vielen Fällen liegt für das gewünschte Objekt weder eine vorhandene CAD-Datei noch ein herunterladbares 3D-Modell vor. Das Modell vollständig anhand manueller Messungen und CAD-Modellierung neu zu erstellen, erfordert bestimmte Modellierungskenntnisse und kann bei komplexen Kurven oder unregelmäßigen Strukturen zunehmend schwierig werden.

Beim 3D-Scanning kann das reale Objekt zunächst digital erfasst werden. Die daraus resultierenden Scandaten können anschließend als Grundlage für die weitere Konstruktion dienen.

So kann beispielsweise das Scannen des Kopfes einer Person 3D-Daten erzeugen, die der tatsächlichen Kopfform entsprechen. Beim Scannen eines mechanischen Bauteils lässt sich dessen physische Geometrie erfassen, während das Scannen einer bestimmten Einbausituation die tatsächlichen Abmessungen und Oberflächenbeziehungen des jeweiligen Raums liefern kann.

Mit anderen Worten: 3D-Scanning hilft dabei, die grundlegende Frage zu beantworten: „Woher kommt das Modell?“

Schritt 2: Digitales Design macht aus Scandaten ein eigenes Design

Das Erfassen von Scandaten bedeutet nicht, dass das fertige Produkt bereits fertiggestellt ist.

3D-Scanning bildet die Form eines realen Objekts digital ab. Die Entscheidung darüber, was gedruckt werden soll und wie das fertige Produkt aussehen soll, erfordert jedoch weiterhin ein auf die vorgesehene Anwendung abgestimmtes Design.

Hier kommt das digitale Design ins Spiel. Designer können auf Basis der Scandaten Abmessungen anpassen, Strukturen verändern, bestimmte Bereiche rekonstruieren oder neue Designelemente hinzufügen. Auf diese Weise lassen sich die aus der realen Welt erfassten 3D-Daten in ein digitales Modell umwandeln, das spezifischen Anforderungen entspricht.

So können die Daten nach dem Scannen des Kopfes einer Person beispielsweise zur Erstellung eines digitalen menschlichen Modells verwendet werden oder als Grundlage für die Gestaltung individuell angepasster Ohren, Kopfbedeckungen, Masken oder anderer Produkte dienen. Ebenso kann nach dem Scannen eines Bauteils dessen ursprüngliche Struktur verändert werden, um ein neues Design zu erstellen, anstatt das ursprüngliche Objekt lediglich zu reproduzieren.

Bei einigen Anwendungen sind möglicherweise keine wesentlichen Änderungen am gescannten Objekt erforderlich. Wenn die aufbereiteten Scandaten bereits die Anforderungen für den Druck erfüllen, können sie direkt in die Phase des 3D-Drucks übergehen.

Daher gibt es keinen festen Workflow nach dem Prinzip „einmal scannen, einmal designen“. Der nächste Schritt hängt von der vorgesehenen Anwendung ab. 3D-Scanning erfasst Daten aus der realen Welt, während das digitale Design das Potenzial dieser Daten für weitere Bearbeitungen, Neugestaltungen und Anwendungen erschließt.

Schritt 3: 3D-Druck verwandelt digitale Designs in physische Produkte

Sobald das digitale Modell fertig ist, kann es in die Phase des 3D-Drucks überführt werden.

Auf Basis des fertigen digitalen Modells und der Druckparameter fertigt ein 3D-Drucker das Objekt Schicht für Schicht. Für Nutzer von Desktop-3D-Druckern ist dieser Prozess möglicherweise bereits vertraut. Wenn das Modell jedoch aus einem 3D-Scan stammt, verändert sich die Rolle des 3D-Drucks ein Stück weit.

Traditionell lautet der Workflow häufig „Modell erstellen, dann drucken“. Wird 3D-Scanning in den Prozess integriert, kann daraus „mit einem realen Objekt beginnen, das Modell erfassen und anschließend drucken“ werden.

Eine Person kann gescannt und in ein physisches Modell umgewandelt werden. Ein reales Bauteil kann gescannt und anschließend neu gestaltet werden, um eine veränderte Struktur zu erzeugen. Selbst eine unregelmäßige Wand kann Teil der Konstruktionsdaten werden.

Damit ist 3D-Druck mehr als eine Möglichkeit, bereits vorhandene digitale Modelle herzustellen. Er wird zum abschließenden Fertigungsschritt eines vollständigen digitalen Workflows.

Vom realen Objekt bis zum nutzbaren physischen Produkt lässt sich der gesamte Prozess wie folgt zusammenfassen:

3D Scanning → Digital Design → 3D Printing → Real-World Application

Das Scannen verwandelt die Realität in Daten, das digitale Design macht aus diesen Daten ein neues Produktkonzept, und der 3D-Druck verwandelt das digitale Design in ein physisches Produkt.

Was lässt sich mit 3D-Scanning × 3D-Druck realisieren?

Wenn 3D-Scanning, digitales Design und 3D-Druck kombiniert werden, gehen die Anwendungsmöglichkeiten weit über die Erstellung von Figuren realer Personen hinaus. Für Kreative, Maker, Studios und Nutzer, die sich für individuelle Fertigung interessieren, können reale Personen, Objekte und Umgebungen als Ausgangspunkt für digitale Designs dienen.

3D-Scanning von Personen und personalisierte Kreationen

Das Scannen realer Personen ist eine der intuitivsten Anwendungen. Mit dem 3DeVOK MQ, einem 3D-Farbscanner für Einsteiger, können Nutzer die 3D-Form einer Person erfassen und daraus entweder direkt ein digitales menschliches Modell erstellen oder die Scandaten für ein personalisiertes Design weiterverarbeiten.

So kann beispielsweise der Kopf einer Person gescannt werden, um dessen tatsächliche Form zu erfassen. Die Daten können anschließend zur Gestaltung individuell angepasster Ohren, Kopfbedeckungen oder anderer Strukturen verwendet werden, bevor das fertige Produkt mit einem 3D-Drucker hergestellt wird. Der eigentliche Mehrwert besteht dabei nicht einfach darin, „eine Person zu drucken“, sondern reale 3D-Daten des menschlichen Körpers als Grundlage für ein personalisiertes Design zu nutzen und etwas speziell auf die jeweilige Person abzustimmen.

Kreative Modifikationen und personalisierte Produkte

3D-Scanning kann auch eine Vielzahl kreativer Modifikationsprojekte unterstützen. Reale Objekte haben häufig nicht standardisierte Abmessungen. Durch die Erfassung ihrer tatsächlichen Abmessungen und Geometrie per 3D-Scanning können Nutzer sie digital neu gestalten und anschließend neue Strukturen mit einem 3D-Drucker fertigen.

So kann beispielsweise die tatsächliche Form einer unregelmäßigen Wand mit dem professionellen 3D-Scanner 3DeVOK MT erfasst werden. Anschließend kann ein Objekt in Form eines Fußballs digital so gestaltet werden, dass es zur Struktur der Wand passt, in 3D gedruckt und in die Wand integriert wird. Anstatt die Wand lediglich zu reproduzieren, wird die reale Umgebung bei diesem Ansatz selbst zu einem Bestandteil des Produktdesigns.

Mechanische Bauteile und Reproduktion von Produkten

Bei mechanischen Komponenten, Geräteteilen und physischen Objekten ohne ursprüngliches digitales Modell kann 3D-Scanning schnell präzise 3D-Daten für die weitere Konstruktion und Reproduktion erfassen. Dies ist besonders hilfreich bei nicht mehr produzierten Ersatzteilen, Komponenten ohne CAD-Dateien oder Objekten mit komplexen Geometrien. Die Arbeit direkt vom physischen Objekt aus kann den Aufwand reduzieren, alles von Grund auf zu vermessen und zu modellieren.

Beispielsweise nutzte ein kanadischer Blogger für Fahrzeugindividualisierung 3D-Scanning mit dem 3DeVOK MT und einem 3D-Drucker von Bambu Lab, um einen Ladeanschluss für ein Wohnmobil nachzubilden. Durch das Scannen des Originalbauteils zur Erfassung seiner tatsächlichen Form und Abmessungen und die anschließende digitale Konstruktion und 3D-Fertigung konnte ein Objekt ohne vorhandenes Modell wieder in ein digital fertigbares Modell überführt werden.

Digitalisierung und Restaurierung des Kulturerbes

Bei der Bewahrung des kulturellen Erbes kann 3D-Scanning empfindliche Artefakte berührungslos erfassen und ihre komplexen Formen sowie Oberflächendetails in digitale 3D-Daten umwandeln. Damit entsteht eine Grundlage für die digitale Rekonstruktion und Restaurierung.

Im Zhejiang Provincial Museum wurde der professionelle 3D-Scanner 3DeVOK MT eingesetzt, um Fragmente antiker Keramik digital zu erfassen, darunter Glasurkrakeleen, abgeplatzte Kanten und Spuren natürlicher Erosion. Auf Grundlage der Scandaten rekonstruierte das Restaurierungsteam die fehlenden Strukturen digital und entwickelte Restaurierungskonzepte. Die rekonstruierten Komponenten wurden anschließend mithilfe von DLP-3D-Druck hergestellt. So entstanden transparente Restaurierungseinsätze, die mit den ursprünglichen Keramikfragmenten verbunden werden konnten.

Dieses Projekt zeigt, wie 3D-Scanning → digitale Rekonstruktion → 3D-Druck digitale Technologien in die Restaurierung des Kulturerbes integrieren kann, während die ursprünglichen Artefakte erhalten bleiben und der Restaurierungsprozess nachvollziehbarer und transparenter wird.

Medizinische Rehabilitation und Anwendungen mit 3D-Daten des menschlichen Körpers

Die Körperformen von Menschen unterscheiden sich erheblich voneinander. Bei Produkten wie Orthesen und Hilfsmitteln, die an den Körper angepasst werden müssen, ist die präzise Erfassung von 3D-Körperdaten eine wichtige Grundlage für das digitale Design. Im Vergleich zu herkömmlichen kontaktbasierten Messmethoden kann 3D-Scanning die Oberflächengeometrie des Körpers schnell erfassen und in Daten für die anschließende Konstruktion umwandeln.

In praktischen Anwendungen können gescannte 3D-Daten des menschlichen Körpers mit spezifischen Anforderungen an das digitale Design kombiniert und anschließend mithilfe des 3D-Drucks gefertigt werden. So wurde beispielsweise im Rahmen einer entsprechenden Anwendung am Zhongshan Chen Xinghai Hospital der handgeführte 3D-Scanner 3DeVOK MQ eingesetzt, um 3D-Körperdaten zu erfassen und damit das digitale Design und die Fertigung individuell angepasster Hilfsmittel zu unterstützen.

Helme und tragbare Produkte

Bei tragbaren Produkten wie Helmen und Masken, die an die menschliche Körperform angepasst werden müssen, kann 3D-Scanning schnell 3D-Kopfdaten erfassen und eine präzise Grundlage für ein personalisiertes Design schaffen.

Im Rahmen von Projekten im Zusammenhang mit den Olympischen Winterspielen 2022 in Peking wurde der 3D-Scanner iReal 2E, entwickelt von iReal, dem Vorgänger von 3DeVOK, eingesetzt, um 3D-Kopfdaten von Athleten der chinesischen Nationalmannschaft im Bobfahren zu erfassen. Auf Grundlage der gescannten Kopfformdaten führte das Projektteam ein personalisiertes Design durch und nutzte SLS-3D-Druck zur Herstellung der Polster-Innenauskleidung der Helme. So konnten individuell angepasste Ausrüstungskomponenten für die Athleten gefertigt werden.

Dieser Anwendungsfall zeigt den vollständigen Workflow von 3D-Scanning über digitales Design und 3D-Druck bis hin zur Anwendung in der realen Welt.

Fahrzeugindividualisierung und Reverse Engineering

Die Fahrzeugindividualisierung ist eine weitere typische Anwendung, bei der 3D-Scanning und 3D-Druck miteinander kombiniert werden. Für viele Zubehör- und Nachrüstteile sind keine fertigen CAD-Modelle verfügbar. Selbst wenn Standardmodelle vorhanden sind, können die tatsächlichen Abmessungen, die Montageposition und die umgebenden Strukturen je nach Fahrzeug unterschiedlich sein. Durch das Scannen der tatsächlichen Fahrzeugkomponenten und Einbaubereiche können Nutzer präzise 3D-Daten erfassen und diese für das digitale Design verwenden, um individuelle Bauteile zu erstellen, die anschließend mit einem 3D-Drucker gefertigt werden können.

So nutzte beispielsweise ein kanadischer Blogger für Fahrzeugindividualisierung den professionellen 3D-Scanner 3DeVOK MT, um die tatsächliche Fahrzeugstruktur zu scannen und durch digitales Design und 3D-Druck ein individuelles Pedal zu erstellen. Die durch 3D-Scanning erfassten Daten des realen Fahrzeugs bildeten die Grundlage für den anschließenden Prozess der Individualisierung und Fertigung.

Vom „Modelle drucken“ zum „eigene Produkte herstellen“

Desktop-3D-Drucker haben den Zugang zur Fertigung erleichtert. Für viele Nutzer liegt die eigentliche Einschränkung jedoch nicht in der Frage „Kann ich es drucken?“, sondern vielmehr in der Frage: „Gibt es das Modell, das ich drucken möchte, bereits?“

3D-Scanning schließt diese Lücke, indem es eine Möglichkeit bietet, Modelle aus der realen Welt zu gewinnen. Statt sich ausschließlich auf fertige digitale Modelle zu verlassen, können Nutzer mit einer realen Person, einem realen Objekt oder einer realen Umgebung beginnen. Nach der Erfassung der 3D-Daten durch 3D-Scanning können sie diese digital bearbeiten und eigene Designs erstellen, bevor sie das Modell zur Fertigung an einen 3D-Drucker übergeben.

Für Nutzer, die bereits einen 3D-Drucker besitzen, liegt der Wert von 3D-Scanning daher nicht nur in einer weiteren Möglichkeit, Modelle zu erstellen. Es eröffnet die Möglichkeit, mehr reale Objekte in einen digitalen Fertigungsworkflow zu integrieren.

Vom Scannen über das Design bis zum Drucken können die Menschen und Objekte in Ihrer Umgebung zu Ausgangspunkten für eigene Kreationen werden.

3DeVOK 3D-Scanning × 3D-Druck: Machen Sie die Realität zu Ihrer Modellbibliothek

3DeVOK konzentriert sich auf professionelle 3D-Digitalisierung und bietet Möglichkeiten zur Erfassung von 3D-Daten für Personen, Objekte und eine Vielzahl kreativer Fertigungsanwendungen. Für Kreative, Maker, Studios und 3D-Druck-Enthusiasten, die bereits einen Desktop-3D-Drucker besitzen, kann 3DeVOK als Dateneinstieg dienen, um reale Objekte in einen digitalen Fertigungsworkflow zu integrieren.

Nehmen wir beispielsweise den 3DeVOK MQ 3D-Farbscanner. Er unterstützt die Erfassung menschlicher Körperformen und nutzt Technologien mit infrarotem strukturiertem Licht und Infrarot-Speckle, wodurch er sich für Anwendungen wie das Scannen von Personen, kreatives Design und 3D-Druck eignet. In Kombination mit einer Software für digitales Design und einem Desktop-3D-Drucker können Nutzer mit einem realen Objekt beginnen, dessen 3D-Daten erfassen und anschließend ihre Ideen in physische Produkte umsetzen.

Von der Erfassung realer Daten durch 3D-Scanning über digitales Design und 3D-Druck bis hin zur finalen Anwendung ermöglicht dieser Workflow, dass reale Objekte, für die zuvor kein digitales Modell existierte, Teil des eigenen kreativen Prozesses werden.

Machen Sie die Realität zu Ihrem nächsten 3D-Modell.

Mit einem 3D-Drucker müssen Sie sich nicht nur auf Modelle beschränken, die Sie aus dem Internet herunterladen. Nutzen Sie 3DeVOK, um 3D-Daten aus der realen Welt zu erfassen und Ihre Ideen vom Scannen und Design über den 3D-Druck bis hin zur fertigen Anwendung umzusetzen.

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FAQ

Kann ein 3D-Scanner für den 3D-Druck verwendet werden?

Ja. Ein 3D-Scanner kann Personen, Objekte und andere reale Objekte als 3D-Daten erfassen. Nach der erforderlichen Datenaufbereitung und dem digitalen Design können diese Daten für den 3D-Druck verwendet werden.

Kann ein 3D-gescanntes Modell direkt 3D-gedruckt werden?

Einige gescannte Modelle können direkt gedruckt werden, aber nicht alle Scandaten sind sofort für den 3D-Druck geeignet. Vor dem Drucken müssen möglicherweise die Vollständigkeit, Wasserdichtigkeit, Abmessungen und strukturellen Anforderungen des Modells überprüft werden.

Kann man eine Person 3D-scannen und anschließend 3D-drucken?

Ja. Die 3D-Daten einer Person können durch 3D-Scanning erfasst, aufbereitet und zu einem digitalen Modell weiterverarbeitet werden. Anschließend kann daraus mithilfe des 3D-Drucks ein physisches Modell hergestellt werden.

Warum ist digitales Design nach dem 3D-Scanning erforderlich?

3D-Scanning dient hauptsächlich dazu, die Form eines realen Objekts zu erfassen und digital abzubilden. Das digitale Design ermöglicht es hingegen, die Scandaten zu bearbeiten, zu optimieren und kreativ weiterzuentwickeln. Bei Anwendungen wie personalisierten Produkten, kreativen Anpassungen und Reverse Engineering ist digitales Design häufig ein wichtiger Schritt zwischen den Scandaten und dem fertigen Produkt.

Was ist der Unterschied zwischen 3D-Scanning und 3D-Druck?

3D-Scanning wird hauptsächlich verwendet, um 3D-Daten von realen Objekten zu erfassen, während 3D-Druck digitale Modelle zur Herstellung physischer Objekte nutzt. Einfach ausgedrückt: 3D-Scanning erfasst die Daten, während 3D-Druck das physische Produkt herstellt.

Was kann man mit 3D-Scanning außer der Erstellung von Figuren realer Personen machen?

Neben menschlichen Modellen kann 3D-Scanning für personalisierte Kreationen, kreative Modifikationen, die Reproduktion mechanischer Bauteile, die Digitalisierung des Kulturerbes, die Entwicklung von Hilfsmitteln, das Design von Helmen und tragbaren Produkten, die Fahrzeugindividualisierung und Reverse Engineering eingesetzt werden.

Lohnt sich ein 3D-Scanner, wenn ich bereits einen 3D-Drucker besitze?

Wenn Sie mehr als nur fertige Modelle drucken und eigene 3D-Modelle aus realen Personen, Objekten oder Umgebungen erstellen möchten, kann ein 3D-Scanner Ihren 3D-Druck-Workflow um die Datenerfassung ergänzen. So können reale Objekte als Ausgangspunkt für Ihre digitalen Design- und 3D-Druckprojekte dienen.