Hoe werkt een 3D-scanner? Uitleg, types en proces

Hoe werkt een 3D-scanner precies?

Een 3D-scanner meet de vorm van een fysiek voorwerp en zet die om in een digitaal 3D-model dat je kunt bekijken, aanpassen en dus ook 3D printen.

Daarvoor bestaat bijna elke scanner uit twee dingen: een lichtbron en een of meer camera's. De scanner werpt licht op het object, en de camera vangt op hoe dat licht terugkaatst.

Uit het kleine verschil tussen wat de scanner uitzendt en wat de camera terugziet, berekent de software de exacte afstand tot elk punt op het oppervlak.

Doe je dat voor duizenden punten tegelijk, dan ontstaat een puntenwolk (point cloud): een digitale wolk van losse meetpunten die samen de vorm van je object beschrijven. Omdat een camera nooit in één keer alle kanten ziet, scan je een voorwerp altijd vanuit meerdere hoeken. De software plakt die scans aan elkaar tot één geheel.

Daarna zet de software de puntenwolk om in een mesh: een net van duizenden kleine driehoekjes dat het oppervlak dichtmaakt. Dat is het 3D-model dat je uiteindelijk gebruikt.

Hoe meer punten en hoe fijner de driehoekjes, hoe gedetailleerder je model. Wil je weten hoe je zo'n digitaal model daarna print, lees dan hoe een 3D-printer werkt.

Hoe nauwkeurig zo'n scan is, draait om de resolutie: de kleinste afstand tussen twee meetpunten. Professionele scanners meten tot op enkele honderdsten van een millimeter, ofwel een paar micron, nauwkeurig, terwijl een goedkope smartphone-scanner een veel grovere vorm vastlegt.

Voor een grof beeld van een groot object volstaat weinig detail, maar wil je een klein, fijn onderdeel namaken, dan heb je een scanner met een hoge resolutie nodig. Bepaal dus eerst hoe precies het moet zijn voordat je een scanner kiest.

Wanneer is 3D scannen handig, en wanneer juist niet?

3D scannen klinkt als toveren, maar het is niet voor elke klus de beste route. Het verschil zit in wat je wilt bereiken.

Scannen is vooral handig als je een bestaand voorwerp wilt digitaliseren waar geen tekening van is. Denk aan een oud onderdeel dat niet meer te koop is en dat je wilt namaken of als prototype wilt laten maken, een kunstwerk of beeldje dat je wilt reproduceren, of een organische vorm die je nooit met de hand zou kunnen natekenen.

Ook als je iets wilt maken dat precies om een bestaand object heen past, zoals een hoes of houder, geeft een scan je de exacte maten.

Scannen is juist niet de slimste keuze bij simpele, rechte vormen. Een blokje, een buis of een plaatje met gaten teken je in een tekenprogramma sneller én nauwkeuriger na.

Heb je technische precisie nodig, op een tiende millimeter, dan is met de hand modelleren vaak beter, want een scan heeft altijd een kleine ruis. En sommige oppervlakken zijn lastig: glanzende, transparante of zwarte materialen kaatsen het licht verkeerd terug, waardoor de scan vol gaten zit.

Daar bestaat een trucje voor (een dunne laag matte spray), maar het kost extra werk.

Kort gezegd: voor unieke, complexe of bestaande vormen is scannen goud waard. Voor simpele of supernauwkeurige onderdelen pak je liever een tekenprogramma.

Welke types 3D-scanners zijn er?

Niet elke scanner werkt op dezelfde manier. Deze vier types kom je het vaakst tegen, elk met eigen sterke en zwakke punten.

Laserscanner

Een laserscanner projecteert een dunne laserlijn op het object en meet hoe die lijn vervormt. Daaruit berekent hij heel precies de vorm.

Hij is zeer nauwkeurig en betrouwbaar, ook bij wat lastiger oppervlakken. Het is de favoriet voor technische metingen en inspectie. Hij ;egt alleen geen kleur vast, is vaak duurder, en goedkope modellen kunnen je ogen belasten als je niet oppast.

Scanner met gestructureerd licht

Dit type projecteert een patroon van strepen of stippen op het object (gestructureerd licht) en kijkt met camera's hoe dat patroon over de vorm kromtrekt.

Dit type werkt snel, en het legt vaak ook de kleur en textuur vast. Omdat het met gewoon licht werkt in plaats van een laser, is het veiliger voor de ogen. Het heeft wel moeite met glanzende en donkere oppervlakken, en is gevoelig voor fel omgevingslicht, dus je werkt het liefst binnen.

Fotogrammetrie

Bij fotogrammetrie maak je tientallen tot honderden foto's van een object vanuit alle hoeken. Software zoekt overeenkomende punten in die foto's en bouwt daaruit een 3D-model op. Je hebt in principe alleen een camera nodig. Kijk ook eens bij ons artikel van afbeelding naar 3D-print.

Dit is goedkoop om mee te beginnen en uitstekend in het vastleggen van kleur en textuur. Het kan veel minder maatnauwkeurig zijn, het kost veel rekentijd, en effen of glanzende oppervlakken zonder herkenbare details leveren een slechte scan op.

LiDAR en smartphone-scanners

Veel moderne telefoons hebben een LiDAR- of dieptesensor waarmee je met een gratis app kunt scannen. LiDAR meet afstanden met lichtpulsjes en is ideaal voor grotere objecten en ruimtes.

Dit type scanner is dus best toegankelijk, je hebt geen dure apparatuur nodig en het gaat snel. De resolutie is wel laag, dus voor kleine voorwerpen met fijne details schiet je er weinig mee op. Het is prima om mee te oefenen, maar minder geschikt voor precisiewerk.

Welke 3D-scanner past bij jou?

Kort samengevat hangt de keuze af van je doel. Wil je technische precisie, dan kies je laser of gestructureerd licht.

Gaat het je om kleur en textuur of om grote objecten, dan is fotogrammetrie sterk.

En wil je vooral snel en goedkoop iets uitproberen, dan begin je met een smartphone-scanner.

Voor de meeste hobbyisten is gestructureerd licht of een telefoonapp het beste startpunt, terwijl bedrijven die op maat werken vaker naar een laserscanner grijpen.

Van scan naar printklaar 3D-bestand: zo werkt het proces

Een scan is niet meteen een bestand dat je zo de 3D-printer in schiet. Tussen scannen en printen zit een opschoonslag. Dit zijn de stappen.

1. Bereid het object voor. Zorg voor goed, gelijkmatig licht. Is het object glanzend, transparant of zwart, breng dan een dun laagje matte scanspray aan zodat de scanner het oppervlak goed ziet.
2. Scan vanuit meerdere hoeken. Loop rond het object of draai het rond, zodat de scanner alle kanten vastlegt. Sla geen hoeken over, want gemiste plekken worden gaten in je model.
3. Voeg de scans samen tot een puntenwolk. De software combineert alle losse opnames tot één puntenwolk van het complete object.
4. Zet de puntenwolk om in een mesh. De punten worden verbonden tot een dicht net van driehoekjes: het eigenlijke oppervlak van je model.
5. Schoon het model op. Hier zit het echte werk. Met software zoals Blender verwijder je ruis en losse punten, dicht je gaten, gooi je overbodige vlakken weg en maak je het model "watertight": helemaal dicht, zonder openingen, zodat de printer er raad mee weet.
6. Zet het eventueel om naar een bewerkbaar model. Wil je de vorm nog aanpassen of er maten aan koppelen, dan kun je de mesh omzetten naar een CAD-model. Dat heet reverse engineering en is handig als je een onderdeel wilt verbeteren in plaats van alleen kopiëren. Hoe je een CAD-model printklaar maakt lees je in een apart artikel.
7. Exporteer naar een printbaar formaat. Sla het op als STL, STEP of 3MF, de bestandstypes die elke 3D-printer begrijpt.
8. Controleer en print. Check of de wanddikte klopt en het model echt dicht is, en stuur het dan naar de printer.

Vooral stap 5 onderschatten mensen vaak. Een ruwe scan zit bijna altijd vol kleine gaatjes en oneffenheden, en die moet je eruit halen voordat er een nette print uit komt. Het verschil tussen een prachtige scan en een mislukte print zit hem meestal precies in dat opschoonwerk.

Je scan netjes printklaar laten maken

Heb je een scan, maar loop je vast op het opschonen, dichten of omzetten naar een printbaar bestand? Dat is precies het stuk waar veel mensen blijven steken, want het vraagt de juiste software en wat ervaring. Een mooi scanresultaat is nog geen printbaar model.

Daar helpen we je graag bij. Lever je bestand aan en wij maken het printklaar, of we bouwen er een schoon 3D-model van dat je kunt aanpassen.

En wil je het meteen fysiek in handen hebben, dan printen we het voor je. Zo wordt jouw scan van ruwe puntenwolk tot een voorwerp dat je vast kunt pakken. Meer uitleg over het hele traject van idee tot print vind je in onze kennisbank.