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La numérisation

La numérisation par scanner est une étape qui se développe de plus en plus dans le processus de l’impression 3D. Il s’agit d’un procédé qui capture les formes et les couleurs de la surface d’un objet. Une fois ces informations compilées, cette technologie crée immédiatement un fichier informatique qu’il est possible de modifier, d’archiver ou de transférer par la suite.

L’intérêt premier de la numérisation 3D est qu’elle permet entre autre de gagner un temps notable. En ce sens, le scan évite la phase de création d’un fichier de A à Z sous logiciel de Conception Assistée par Ordinateur. Il est alors possible de scanner une pièce en direct et ainsi de concorder au maximum à la forme de l’objet à imprimer.

Le process de numérisation 3D

Le process de numérisation 3D se déroule en trois étapes:

  • acquisition des nuages de points grâce à un scanner 3D
  • récupération des données, assemblage des vues récoltées et finition pour obtenir un fichier informatique au format .stl propre
  • traitement du fichier post-acquisition:
    • consolidation des surfaces afin de pouvoir exporter le fichier .stl dans un logiciel de CAO
    • comparaison de la pièce virtuelle 3D et de la pièce physique
    • travail de texture et de visuel

Une fois ces étapes réalisées, vous pouvez désormais télécharger vos fichiers ici pour procéder à l'impression 3D.

Les domaines d’application

Les scanners 3D, tout comme l’impression 3D sont utilisés dans beaucoup de domaines notamment dans le prototype rapide :

les industries de pointes: comme l’aéronautique, l’automobile et le médical..
industrie de construction: BTP, l’architecture, l’archéologie…
activités esthétique et display : l’art, le design, la joaillerie, le packaging …

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La technologie des scanners 3D

La technologie dans ce domaine avance vite. Les principales technologies dans le secteur de l’impression 3D sont le scanner par triangulation et le scanner par lumière structurée.

Le scanner par triangulation

l est un procédé de numérisation 3D qui s’effectue en trois points: l’objet lui-même à scanner, le point de départ du laser du scanner 3D ainsi que l’appareil photo du scanner 3D.

Ces trois points formant un triangle, ceci explique le terme de la technique de « scanner par triangulation ».

Les distances et l’angle entre l’émetteur laser et l’appareil photo étant connus, il ne reste plus qu’à calculer la distance entre l’émetteur laser et l’objet à scanner d’une part, et l’appareil photo et l’objet à scanner d’autre part.

Une bande laser plutôt qu’un point est couramment utilisé pour balayer l’objet afin d’accroitre la rapidité d’acquisition de données.

Le scanner par triangulation propose certes une portée limitée à quelques mètres, mais il offre une bonne précision, autour de dixième de micromètres.

Le scanner à lumière structurée

Il est construit sur le même modèle que les scanners par triangulation.

Nous retrouvons ainsi un émetteur de source lumineuse ainsi qu’un appareil photo ou une caméra légèrement déporté.

La différence réside dans le procédé de scan. Ce scanner 3D projette un motif connu de lumière blanche de type rétro-projecteur à forme géométrique (ronds, carrés, triangles etc…).

La forme définie par le motif est analysée par le logiciel qui calcule précisément les distances entre les points et les déformations par rapport à la forme initiale. Ainsi le motif déformé sur l’objet permet au logiciel de déduire les contours et reliefs du modèle.

Cette technologie est extrêmement rapide dans la mesure où elle scanne en une seule fois l’ensemble de la pièce.

Ceci écarte en l’occurence les problèmes de distorsion dus aux mouvements du scanner ou de l’objet. Il est ainsi possible pour certains d’entre eux de scanner en 3D des objets en mouvement!

Le scanner 3D par envol

Le principe de cette technologie de numérisation réside dans le calcul de la distance et de la durée que met le laser à atteindre l’objet à scanner. L’accumulation de nuage de points dessine alors une forme en 3D.

La photogrammétrie

La photogrammétrie consiste à reconstituer une forme en 3D à partir de photographies en utilisant la géométrie projective.

Le scanner par contact

Le scanner par contact. Il s’agit ici de toucher l’objet à 3D pour que le laser détecter les points de surface.

Ces différentes technologies utilisent le même principe d’application : un logiciel qui maitrise tout le processus est raccordé à une carte. Les informations vectorielles de nuages de points sont transférées en données de mouvement à la tête du scanner. Deux miroirs, situé dans le haut du scanner, dévient le faisceau sur un niveau aux coordonnées X et Y. Quant à l’axe Z, une optique distincte permet de bouger le foyer du laser dans la hauteur.

Cette numérisation 3D propose ainsi d’accélérer le processus de conception de fichier .stl , étape nécessaire à l’impression 3D.

Les critères de choix

Différentes variables vont conditionner le choix d’un scanner 3D, notamment :

la nature de l’objet à scanner en 3D. Tout d’abord, sur les visages humains, il est déconseillé d’utiliser un laser en direct sur la peau. Pour les parties visibles du reste du corps, les scanners par triangulation sont employés.
la résolution. Celle-ci correspond à la précision du point au mm².
la vitesse de scan : celle-ci est aussi déterminée par la résolution du scanner 3D. Un scanner peut en effet prendre moins d’une seconde pour les plus basses résolutions, jusqu’à plusieurs minutes pour les hautes résolutions.
la dimension de la pièce à scanner en 3D: cela va définir si le scan 3D devra être mobile ou sur trépied.
la luminosité de l’environnement