3D-сканирование: будущее уже в настоящем

О 3D-печати наслышаны многие, но 3D-сканирование не так известно в широких массах. Какие возможности эта технология открывает перед промышленностью, рассказывает генеральный директор Центра 3D-печати и 3D-сканирования СПИН Евгений Копылов.

Цифровизация реальности

Принцип действия 3D-сканирования зеркально противоположен 3D-печати. Если 3D-принтер из цифровой модели производит предмет, т.е. фактически материализует его цифровой образ, то 3D-сканер формирует цифровой образ материального предмета.

Несмотря на это различие, обе технологии прекрасно дополняют друг друга. Возьмём типичную ситуацию. Предприятию нужны детали для ремонта трактора, которые больше не выпускаются на заводах. Эту проблему можно решить при помощи 3D-сканера: достаточно сделать 3D-сканирование существующей детали, выполнить обратное проектирование и из получившейся цифровой модели напечатать на 3D-принтере детали под замену.

Принцип действия 3D-сканера прост: испускаемый прибором луч касается поверхности предмета, цифровой «мозг» прибора получает облако точек, по которому инженер в специальной программе чертит 3D-модель.

— На сегодняшний день технологии ещё не развились до такого уровня, чтобы просто купить 3D-сканер и сразу заниматься реверсивным инжинирингом. Требуется привлечение метрологов, специалистов по реверс-инжинирингу, применение ручного измерительного инструмента, изготовление эскизов, фотографий, занесение замеров в таблицы, — рассказывает эксперт. — По этим данным вместе с облаком точек инженер уже быстро и точно создаёт 3D-модель, значительно быстрее, чем если бы данные собирали вручную. А с объекта с криволинейными, сложными поверхностями или с большими габаритами зачастую и невозможно вручную сделать достоверную 3D-модель. 3D-сканер же может работать с объектами от 1 сантиметра до 10−20 метров. Фактически, это такой штангенциркуль, только очень быстрый — и дорогой.

3D-сканер может оцифровать любой предмет: от промышленных деталей до автомобиля, мостов, арок, зданий, осуществлять бесконтактное сканирование редких экспонатов музея, даже огромного цеха промышленного предприятия. При этом для мелких объектов лучше подходят оптические сканеры, для среднегабаритных — ручные лазерные, а для больших — времяпролётные.

Цифровые глаза и руки

3D-сканер — это не только средство для создания 3D-моделей, но и способ контроля качества: выдерживаются ли размеры, геометрия объекта.

— На заводе «Уралмаш» сотрудники нашей фирмы производили сканирование особо крупногабаритного объекта: большой мельницы для руды с габаритами 15 на 6 метров. На подъёмных механизмах в специальном режиме фотограмметрии ручными 3D-сканерами они проверяли соосность этой огромной конструкции. Поработали над съёмом данных, вычерчиванием, и за два дня выполнили задачу по контролю геометрии крупногабаритного объекта, — рассказал Евгений Копылов.

Такая цифровая дефектоскопия актуальна не только для крупногабаритных объектов, которые не обходишь с линейкой в руке, но и для обычных по размерам объектов, например, пресс-форм. Как показывает практика, точно измерить дефекты без цифровых технологий невозможно. Поэтому 3D-сканер сейчас становится глазами и руками метролога.

Материал подготовлен при поддержке Минобрнауки России.