Кейс 3DVision: от 3D-сканирования памятника до его миниатюрной версии

Многие компании используют аддитивные технологии для создания промышленных изделий, включая корпуса, крепежные элементы, прототипы и уникальные детали. Но иногда нам поступают и необычные заказы, и мы всегда с удовольствием беремся за их выполнение. Таким образом, даже нестандартные задачи стали для нас привычным делом. Именно поэтому мы с уверенностью приступили к одному из таких интересных кейсов из культурной сферы и хотим представить вам его в этой статье. 

Наша задача заключалась в создании точной миниатюрной копии памятника, включая все его детали и неровности. Сам памятник расположен на открытом воздухе, вдали от ближайших источников электроэнергии. В данной статье мы расскажем о предложенных заказчику решениях, объясним причины выбора именно этих подходов и поделимся итоговым результатом.

3D-сканирование

Именно с этого этапа мы начнем описывать наш кейс. Чтобы отсканировать требуемый объект, наша команда отправилась в Кировский район Санкт-Петербурга, прихватив с собой необходимое оборудование - ноутбук, внешний аккумулятор и сам 3D-сканер ScanLine EasyScan UE Pro 2. Мы выбрали UE Pro 2 благодаря его возможности беспроводного сканирования и высокой точности, соответствующей метрологическим стандартам. Эти характеристики были критически важны, так как нам нужно было отсканировать памятник со всеми его неровностями, углублениями, множеством деталей, сложной геометрией и на открытом воздухе. 

Транспортировка устройства не составила никакого труда, так как кейс сканера обладает высокой прочностью и удобством для перевозки (снабжен двумя колесами в нижней части кейса, длинной выдвижной ручкой и короткой ручкой для транспортировки на весу). Таким образом, все необходимое оборудование для работы с легкостью можно донести в одиночку.

Сканируемый объект находится на открытом воздухе, поэтому мы заранее продумали наиболее подходящий по погодным условиям день для проведения работ. Небо в день выезда было ясным, без осадков, температура воздуха -5, влажность ~75%. Добравшись до нужного места, мы приступили к калибровке устройства, так как условия предстоящей работы значительно отличаются от тех, в которых оно обычно используется. 

К слову о калибровке, у ScanLine EasyScan UE Pro 2 данный процесс проходит в полуавтоматическом режиме, очень быстро и без каких-либо затруднений даже в таких необычных для сканирования условиях. Программное обеспечение в течение всей калибровки дает подсказки для неопытных пользователей, благодаря чему вы можете использовать устройство сразу после распаковки, не обладая особыми сведениями в области 3D-сканирования. А если хотите расширить ваши знания или закрепить уже приобретенные - предлагаем вам ознакомиться с нашей статьей “Точность и разрешение 3D-сканера: основные положения”. После успешной калибровки мы приступили к расклеиванию меток по всей поверхности статуи. Габариты самого памятника по нашим замерам составляют 2157х948х1587мм.

Следующим этапом последовал режим сканирования меток, который используется для точного определения положения сканируемого объекта и ориентации в пространстве. Это особенно важно при сканировании сложных форм или больших объектов. Метки могут использоваться для синхронизации данных, полученных с разных ракурсов. Однако существуют ручные 3D-устройства, способные сканировать объекты в режиме лазерных линий и без меток, такие как : ScanLine EasyScan Libre или ScanLine EasyScan Trio. Но герой этой истории - ScanLine EasyScan UE Pro 2. 

В настоящее время 3D-сканеры находят широкое применение в архитектуре памятников, обеспечивая высокоточные данные для их реставрации,анализа и обратного проектирования. Вот несколько ключевых аспектов использования 3D-сканеров в области архитектуры:

• Документация и архивирование: 3D-сканирование позволяет создавать точные цифровые модели памятников, которые могут служить для архивирования и сохранения информации о состоянии объекта на определенный момент времени.

• Реставрация и консервация: С помощью 3D-сканеров можно детально изучить состояние памятника, выявить повреждения и планировать реставрационные работы. Модели помогают в создании точных копий утраченных элементов.

• Анализ и исследование: 3D-модели позволяют исследователям и архитекторам проводить анализ архитектурных особенностей, конструктивных решений и материалов, используемых в памятниках.

• Визуализация и презентация: 3D-сканирование позволяет создавать наглядные визуализации, которые могут быть использованы для образовательных целей, выставок или в туристической индустрии.

• Мониторинг состояния: Регулярное 3D-сканирование позволяет отслеживать изменения в состоянии памятников, что особенно важно для предотвращения разрушения и планирования необходимых мероприятий по их сохранению.

• Интеграция с другими технологиями: 3D-сканированные данные могут быть использованы в сочетании с другими технологиями, такими как дополненная реальность (AR) и виртуальная реальность (VR), для создания интерактивных экспозиций и образовательных программ.

Данные, полученные при сканировании памятников и зданий, могут надежно храниться на USB-накопителях и в облачных хранилищах. В случае повреждений объектов культуры реставраторы смогут использовать данные 3D-сканирования, чтобы подготовить документацию и восстановить пострадавшие участки. Таким образом, 3D-сканеры играют важную роль в сохранении культурного наследия, обеспечивая точность и эффективность в работе с архитектурными памятниками. Однако не только в архитектуре 3D-сканеры пользуются популярностью. Они часто используются в автомобилестроении, авиастроении, медицине, дизайне и многих других отраслях. В нашем производстве, помимо обратного проектирования, сканеры используются для контроля геометрии напечатанных изделий, что позволяет выявлять отклонения и повышать точность производства.

Обратное проектирование

Реверс-инжиниринг (или обратное проектирование) — это процесс анализа и восстановления конструкции, функциональности и работы существующего объекта или системы. В нашей подробной статье “Что такое реверс инжиниринг” вы узнаете, где применяется реверс-инжиниринг и увидите примеры наших кейсов.

После оцифровки памятника нашими инженерами STL файл 3d-модели переносится в программу Blender. В ней исправляются все артефакты, удаляются лишние шумы, отсканированные части программно сшиваются и т.д. Весь процесс занял порядка двух рабочих дней на всю модель, после чего файл отправился в слайсер для подготовки к печати на нашем 3D-принтере EP-A800, обзор на который вы можете посмотреть здесь.

3D-печать

Наше производство оборудовано всеми современными технологиями 3D-печати: FDM, MJM, SLA, SLS, SLM. При выборе технологии мы отталкивались от потребностей заказчика в соответствии с требуемыми физико-механическими свойствами. Наилучшим вариантом для печати миниатюры памятника оказалась технология SLA, поскольку при создании декоративных изделий качество поверхности готовой модели является одним из самых важных критериев.

Стереолитография (SLA) — это один из методов 3D-печати, основанный на использовании ультрафиолетового (УФ) лазера для полимеризации жидкой смолы. Этот процесс позволяет создавать высокоточные и детализированные объекты с превосходным качеством поверхности готовых изделий. Помимо архитектуры данная технология пользуется большой популярностью в таких областях как: 

• Дизайн (создание уникальных художественных объектов, фигурки для настольных игр, инсталляций и элементов макета)

• Электроника (прототипирование корпусов для электронных устройств, а также создание деталей для сборки)

• Прототипирование корпусов для электронных устройств, а также создание деталей для сборки

• Автомобильная промышленность (прототипирование деталей автомобилей, включая элементы интерьера)

• Медицинская техника (изготовление индивидуальных имплантатов и протезов, создание моделей анатомии пациента для планирования операций или обучения)

• Прототипирование (быстрое создание высококачественных прототипов для тестирования и оценки дизайна, чтобы визуализировать концепции до массового производства)

Деталь таких габаритов, как наша, 297х210х160мм (с учетом подложки) печатается порядка 6 часов. После печати модель чистят от поддержек, промывают в спирте и засвечивают в УФ-камере для закрепления всех физико-механических свойств.

Покраска

Покраска изделий, напечатанных по технологии SLA, требует особого подхода. Поэтому наша макетная мастерская взялась за доработку и покраску данной модели. Цвет покраски всегда обговаривается с заказчиком заранее. В данном случае мы покрасили модель в черный цвет, однако перед этим важно учитывать методы постобработки, такие как шлифование и грунтовка, для достижения наилучшего результата.

Для покраски изделий из фотополимеров рекомендуется использовать многокомпонентные акриловые краски, которые хорошо держатся на непористых материалах, так как изделия, напечатанные по технологии SLA, обладают гладкой поверхностью. Перед покраской нам было необходимо провести постобработку, включая удаление остатков поддержек.

Мы использовали пульверизатор для равномерного нанесения краски на поверхность модели. В некоторых случаях краску нужно наносить в несколько слоев. Процесс постобработки весьма трудоемкий и требует определенных навыков, однако для мастеров нашей команды это не является проблемой.

Итоги

В этом кейсе мы хотели показать возможности применения современного 3D-оборудования в области архитектуры, однако его использование не ограничивается одной только этой отраслью. Благодаря многолетнему опыту, слаженной коммуникации между отделами и современному оборудованию все наши кейсы, даже самые нестандартные, выполняются в кратчайшие сроки с наивысшим качеством конечного изделия.

Подписывайтесь на наши новости, чтобы не пропустить больше интересных кейсов нашего производства. Если вы хотите воплотить свои идеи в реальность, пишите нам на почту mail@3dvision.su!

А наглядно посмотреть на все этапы этого проекта можно на нашем Rutube канале: