© 2009 z corporation zscanner ® – einführung selbst ausrichtende handheld-3d- scanner
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ZScanner® – EinführungSelbst ausrichtende Handheld-3D-Scanner
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Inhalt
• Z Corporation – Übersicht
• Anwendungsbereiche für ZScanner
• Anwendungsbereichsprüfung für Unternehmen X
• ZScanner-Vorteile für Unternehmen X
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Z Corporation – Übersicht
• Z Corporation ist Marktführer in Sachen Wachstum und Innovation des 3D-Scannens und 3D-Drucks
• Über 5.000 Kunden in aller Welt
• Sitz in Burlington, MA, USA (Großraum Boston)
• Zielmärkte: MCAD, AEC, Bildungswesen, Unterhaltung, GIS, Medizin
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Bewährte Technologie
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Wie werden ZScanner eingesetzt?
• Reverse Engineering
• Prüfung
• Digitale Analysen
• Archivierung
• Visualisierung
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Reverse Engineering
Digitale Modelle erfassen und in CAD bearbeiten
•Beispiele– Ersatzteile– Verpackung– Maßarbeit
•Vorteile– Schnellere Markteinführung– Verbesserte Passgenauigkeit– Weniger Fehler
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Reverse Engineering: Visteon
• Automobilzulieferer von Weltrang
• Die Tätigkeit: Aufbau übergreifender Systeme, Verschmelzung von Klima-, Licht-, Innenausstattungs- und Elektro-Komponenten
• Die Herausforderung: Umfassendes Verständnis für die Umgebung entwickeln, in der das neue System aufgebaut werden soll
• Die Lösung: „Wir scannen Innenbereiche, um Formen für die Einrichtung zu bestimmen, und erörtern dann, wie die elektronischen und mechanischen Komponenten untergebracht werden können.“
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Prüfung
Übereinstimmung physischer Teile mit Vorgaben prüfen
•Beispiele– Fehler in Teilen aufdecken
(Erstmusterprüfung)– Fehler in der Fertigung aufdecken– Produktionsprobleme feststellen– Neue Lieferanten qualifizieren
•Vorteile– Fehler früher entdecken
• Wenn sie kostengünstiger zu beheben sind
– Probleme schneller feststellen• Produktion optimieren
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Prüfung: 3M – Produktionsstätte in Aycliff, UK
• Die Tätigkeit: Zwei Produktionslinien erstellen identische, mehrteilige Baugruppen für Beatmungsgeräte.
• Die Herausforderung: Eine der Linien arbeitet perfekt, die andere produziert fehlerhafte Beatmungsgeräte. Die Ursache des Problems musste schnell und kosteneffizient gefunden werden, ohne den Produktionsablauf zu sehr zu beeinträchtigen.
• Die Lösung: Verdächtige Fertigungswerkzeuge und Komponenten schnell scannen und mit der anderen Linie vergleichen. Ergebnisse in Geomagic Qualify vergleichen. Das defekte Werkzeug wurde in weniger als 2 Tagen gefunden.
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Digitale Analysen
Virtuelles Testen von Prototypdesigns
•Beispiele– Finite-Elemente-Analyse (FEA)– Numerische Strömungsmechanik
(Computational Fluid Dynamics, CFD)
•Vorteile– Designs früher im
Entwicklungsprozess testen und so Equipment und Kosten sparen
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Digitale Analysen: Matrix CAD
• Die Tätigkeit: Scannen von Rennautos hilft Teams bei der Verringerung des Widerstands und Steigerung der Autoleistung
• Die Herausforderung: Jedes Stockcar wird auf Maß gefertigt, doch schon geringe Abweichungen können zu erheblichen Leistungsunterschieden führen. Teams benötigen schnelle und kosteneffektive Mittel zur Beurteilung der Bestandsleistung ihrer Autos
• Die Lösung: Schnelles Scannen eines leistungsstarken Autos und eines weniger starken Autos und Analysieren der Unterschiede, die zu mehr Widerstand und geringerer Leistung führen
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Archivierung
Vorhandene Teile in digitale Daten konvertieren
• Beispiele– Ersetzen vorhandener 2D-Zeichnungen
durch 3D-Daten– Designs von Teilen erstellen, für die keine
Konstruktionszeichnung vorhanden ist
• Vorteile– Speicherbedarf verringern– Schnellerer Produktionsbeginn
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Visualisierung
Physische Teile in virtuelle Umgebungen einfügen
• Beispiele– Videospiele– Webmarketing– Erhaltung von Kulturgut– Virtuelle Schulungen
• Vorteile– Realistischer– Schnellere Erfassung– Breitere Verfügbarkeit
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ZScanner-Kunden
Mehr
• Scannen
• Präzision
• Flexibilität
Für weniger
• Kosten
• Schulungen
• Overhead
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ZScanner-Auszeichnungen
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ZScanner in den Nachrichten
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ZScanner in den Nachrichten
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ZScanner in den Nachrichten
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Firmennamen einfügenPrüfen der Scananwendung
• Allgemeine Beschreibung– Was wird gescannt?
• Form? Größe? Material? Menge
– Wo wird gescannt?• Mehrere Orte? Sind die Teile unbeweglich?
– Wer führt den Scan durch?• Anzahl der Personen? Kenntnisstand?
– Derzeitige Methoden• Manuelle Messung? Laser, Weißlicht, Sonde?
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Firmennamen einfügenPrüfen der Scananwendung
Das Ziel: Verbessern der Passform von vorhandenem Bootsrumpf mit speziell für Kunden gefertigter Deck- bzw. Kabinenkomponente
Vorgaben:• Zeit zum Zusammenfügen der Komponenten von 5 auf 2 Tage verringern• Kosten der Nachbearbeitung um 80 % senken• Eindruck des Kunden von der Qualität verbessern
Vorteile:• Jeder Tag des Zusammenfügens kostet 4 Personen x 800 US-Dollar• Nachbearbeitung kostet im Schnitt 5.000 US-Dollar pro Boot• Kann zwei weitere Verkäufe pro Jahr oder 600.000 US-Dollar bedeuten
Scanneranforderungen• Verringern der Zusammenfügezeit bedeutet, Passung muss über 5 m auf 1 mm genau sein• Scanner muss tragbar sein• Scanner darf maximal einen Tag Schulung für 5 Personen erfordern
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Demonstration
• Benutzerfreundlichkeit
• Vielseitigkeit
• Tragbarkeit
• Geschwindigkeit
• Präzision
• Auflösung
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Benutzerfreundlich
• Jeder kann einen ZScanner benutzen– Einfaches Setup
• Ziele erfassen• Scanvorgang starten
– Ergebnisse in Echtzeit auf dem Bildschirm anzeigen• Auslassen von Bereichen wird
vermieden• Echtzeitfeedback für Scannerposition
erhalten
– Keine externe Software, die erlernt werden muss• STL-Datei direkt von der ZScan-
Software erhalten
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Benutzerfreundlichkeit
„Sie halten einfach den Scanner und beginnen zu scannen. Das Gerät hat ein rotes und ein grünes Licht. Bei korrektem Abstand vom Teil – etwa 30 cm – leuchtet das grüne Licht. So sagt Ihnen das Gerät, welchen Abstand Sie einhalten müssen. Und das ist nur eine der vielen intuitiven Funktionen.“
– Laura KentProduct Designer, Silgan Plastics
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Vielseitigkeit
• Verschiedene Teilegrößen– Von Kleinteilen bis zum Flugzeug
• Verschiedene Oberflächenstrukturen– Plastik, Metall, Verbundwerkstoff, lackierte
Oberflächen– Mit wenig Aufwand auch durchsichtige und
glänzende Oberflächen
• Unter Objekten und um Objekte herum scannen– Schwer erreichbare Stellen– Unbewegliche Objekte
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Vielseitigkeit
„Nur so können Sie im Innenraum eines Fahrzeugs scannen, denn der Scanner richtet sich selbst aus.“
– Daniel Vander Sluis Mechanical Architecture Lead Engineer, Visteon
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Tragbarkeit
• Handgerät
• Gesamtes System hat Platz in einem Koffer
• Kann drinnen und draußen verwendet werden
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Tragbarkeit
Ob Sie im Betrieb des Kunden oder mitten in der libyschen Wüste scannen möchten...
...der ZScanner ist die perfekte Lösung
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Geschwindigkeit
• Typische Scantechnologie erfordert zahlreiche Schritte
• Datenübergabe
• Erfordert häufig Nachbearbeitungen
Einrichtungszeit Scanzeit PunktwolkeKonvertierung
Zusammenfügen von Scans
Nachbear-beitung?
Nein
Ja
Ende
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ZScanner-Geschwindigkeit
• Echtzeitanzeige der Scandaten
• Systemeigene STL-Konvertierung
• Keine Nachbearbeitung
• Kein Zusammenfügen
Einrichtungszeit Scanzeit PunktwolkeKonvertierung
Zusammenfügen von Scans
EndeNein
Ja
Nachbear-beitung?
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Geschwindigkeit• Das Fahrgestell dieses Rennwagens dauerte etwa 9 Stunden von Beginn bis zum
fertigen Datenmodell– 1 Stunde Vorbereitungszeit (2 Personen)– 1 Stunde zur Erstellung des Fotogrammetriemodells (1 Person)– 4 Stunden Scanzeit (2 Personen)
• Verwendung: aerodynamische Tests
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Präzision
• Spezifikationen hängen vom System ab– ZScanner 600: 0,300 mm auf 1 m – ZScanner 700: 0,220 mm auf 1 m– ZScanner 800: 0,120 mm auf 1 m
• Geeignet für die meisten Scananwendungen
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Auflösung
• ZScanner 600: 100 x 250 x 250 Mikron
• ZScanner 700: 100 x 250 x 250 Mikron
• ZScanner 800: 50 x 50 x 50 Mikron
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Funktionsweise:Selbst ausrichtendes System
Selbstklebende Reflektorpunkte werden beliebig an dem zu scannenden Objekt angebracht
Hochgeschwindigkeits-CCD-Kameras erfassen Punkte und verwenden proprietäre Triangulation, um die Ausrichtung des Objekts in Echtzeit zu bestimmen
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Funktionsweise:Oberflächengenerierung in Echtzeit
Automatische Oberflächengenerierung an der Stelle, an der sich die Laserstrahlen auf dem Objekt schneiden
Qualitativ hochwertiger Rasterlaser scannt die Oberfläche des Objekts
Echtzeit-Optimierungsschleife zwischen Scanner und Objekt
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Selbst-Ausrichtung: Digitalisieren von 3D-Oberflächen in Echtzeit
• Kein externes Positionierungssystem erforderlich– ZScanner sind Objekt-referenziert
• Kann bei Bedarf externe Referenzierung verwenden
– Alle Seiten eines Objekts in nur einer Sitzung scannen• Objekt muss nicht neu ausgerichtet werden
(Zeitersparnis)• Keine Notwendigkeit, mehrere Datenscans
zusammenzufügen oder zu registrieren (enorme Zeitersparnis)
• STL-Oberflächen in Echtzeit ausgeben – Keine Punktwolken, die nachbearbeitet
werden müssen– Fortschritt direkt auf dem Bildschirm
sichtbar
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ZScanner
Die ersten selbst ausrichtenden Handheld-3D-Scanner der Welt
• Schnell
• Benutzerfreundlich
• Vielseitig
• Erschwinglich
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ZScanner
Universalgerät Hohe Auflösung
Vollfarbe Große Objekte
Preis-Leistungs-Sieger
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Erfolgsgarantie dank ZScanner
• Beste Anwendungsunterstützung seiner Klasse
• Checklisten– Best Practices– Tipps und Tricks
• Online-Informationsquellen– Softwareupdates– Weltweite Benutzertreffen– Regelmäßige Videokonferenzen
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SpezifikationenZScanner 600 ZScanner 700 ZScanner 700 CX ZScanner 700 PX ZScanner 800
Übersicht Kostensparendes, tragbares, benutzerfreundliches Handheld-Gerät
Tragbares, benutzerfreundliches Handheld-Gerät mit professioneller Präzision
Handheld-Gerät mit Farbfunktion
Großformatig, AICON-Fotogrammetrie, tragbar, benutzerfreundlich
Vorteile des ZScanner 700, und dazu 5x höhere Auflösung
Gewicht 0,98 kg 0,98 kg 1,3 kg 1,27 kg 1,25 kg
Abmessungen 160 x 260 x 210 mm 160 x 260 x 210 mm 172 x 260 x 216 mm 172 x 260 x 216 mm 172 x 260 x 216 mm
Verarbeitungsgeschwindigkeit
18.000 Messungen/Sekunde
18.000 Messungen/Sekunde
18.000 Messungen/Sekunde
18.000 Messungen/Sekunde
25.000 Messungen/Sekunde
Laser Klasse II (ungefährlich für das Auge)
Klasse II (ungefährlich für das Auge)
Klasse II (ungefährlich für das Auge)
Klasse II (ungefährlich für das Auge)
Klasse II (ungefährlich für das Auge)
XY-Genauigkeit Bis zu 80 Mikron Bis zu 50 Mikron Bis zu 50 Mikron Bis zu 50 Mikron Bis zu 40 Mikron
Auflösung 0,1 mm in Z-Richtung 0,1 mm in Z-Richtung 0,1 mm in Z-Richtung 0,1 mm in XYZ-Richtung
0,050 mm in XYZ-Richtung
ISO 50 µm + 250 µm/m 20 µm + 0,2 l/ 1000 20 µm + 0,2 l/ 1000 20 µm + 25 µm/m 20 µm + 0,1 l/ 1000
Oberflächenstrukturfarbe
n/v n/v 24 Bit sRGB-kalibriert n/v n/v
Datenübertragung Firewire Firewire Firewire Firewire Firewire
Im Lieferumfang enthaltene Software
ZScan™ Lite ZScan™ ZScan™ ZScan™ ZScan™
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Produktbeschreibung – ZScanner 800
• Alle großartigen Funktionen des ZScanner 700
• Plus– Dritte, mittlere Kamera– Taste zur Aktivierung der dritten Kamera für den hochauflösenden
Modus– Verbesserte Softwarealgorithmen– Solidere und präzisere Hardwarekonstruktion für verbesserte
Genauigkeit
• Vorteile– Höhere Auflösung– Automatische Mehrfach-Auflösung– Verbesserte Präzision
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5fach bessere Auflösung
• ZScanner 600/700: Z-Auflösung von 100 Mikron– 250 Mikron XY
• ZScanner 800: XYZ-Auflösung von 50 Mikron– 50 Mikron in allen Dimensionen
• Standardauflösungsmodus (wie ZScanner 700) für normales Scannen Hochauflösungsmodus kann dann während des Scanvorgangs für besonders detailreiche Stellen zugeschaltet werden
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Hohe Auflösung
Z Scanner
600/700
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Hohe Auflösung
ZScanner 800
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Hohe Auflösung
ZScanner
600/700
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Hohe Auflösung
ZScanner 800
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Hohe Auflösung
ZScanner 800
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Automatische Mehrfach-Auflösung
• Variation der Triangulation basierend auf dem Auflösungsmodus. Größere Dreiecke im Modus mit geringer Auflösung, kleinere Dreiecke im Modus mit hoher Auflösung.
• Bei Hochauflösung wird das Sichtfeld kleiner
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Verbesserte Präzision
• Solidere und präzisere Hardwarekonstruktion
• Verbesserte Softwarealgorithmen
• Präzisere Zielerfassung
• Vergleich– 40 Mikron vs. 80 Mikron– ZScanner 600: 0,300 mm auf 1 m – ZScanner 700: 0,220 mm auf 1 m– ZScanner 800: 0,120 mm auf 1 m
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Warum ein ZScanner?• Schnell
– Schnell einzurichten– Millionen von Datenpunkten in nur wenigen Minuten erfassen
• Benutzerfreundlich– Kein Expertenwissen nötig– Kann von mehreren Personen gemeinsam benutzt werden,
insbesondere im Bildungsbereich
• Vielseitig– Vielzahl möglicher Objektgrößen– Vielzahl möglicher Anwendungsbereiche
• Transportabel– Kann an diversen Orten und in diversen Umgebungen eingesetzt
werden
• Kontaktfrei– Ideal für zerbrechliche oder wertvolle Objekte
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Echtzeit-Erfassungssoftware
• Leicht zu erlernende Software
• Plug-and-Play-System
• Oberflächen-Optimierungsalgorithmus
• Echtzeit-Oberflächenrendering
• Dateiexport in Standardformate
• Rasteroptimierung
• Automatische Sensorkalibrierung• Kompatibel mit Windows-
Betriebssystemen– XP Business 32 Bit– Vista Business 32 Bit– Vista Business 64 Bit
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Anwendungen
• Reverse Engineering– Geschwindigkeit, Präzision
und Benutzerfreundlichkeit für Aftermarket-Produktdesign
– Entwickeln passender Teile ohne CAD-Daten vom Hersteller
• Verpackungsdesign– Erstellen eigener
Verpackungen durch Scannen von Produktproben zur Erfassung präziser Geometrie- und Strukturdaten
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Fallstudien:Kunstreproduktion und -restaurierung
• Rahmenbauer in Utah– Scannt Segmente von vergoldeten Holzrahmen und druckt
anschließend Negativ dieser Segmente als Gussform für die Reproduktion des Rahmens
• Konservierungsteam im Museum einer Kunsthochschule– Restaurierung eines vergoldeten Louis XIV-Holzrahmens aus
dem 16. Jahrhundert
– Scannen von Segmenten, denen Goldrahmenstücke fehlen, um Formen zum Ersetzen der fehlenden Stücke zu rekonstruieren
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Fallstudien:Reverse Engineering
• Fahrzeugbeleuchtungs- und Kunststoffhersteller in Ohio– Verwendet den Scanner zur Demontage von Werkzeugen– Zahlreiche Werkzeuge wurden ohne Zeichnungen erworben und
müssen ersetzt werden– Mit ZScannern werden Zeichnungen für die Ersatzwerkzeuge hergestellt
• Führender US-Hersteller im Bereich Nukleartechnologie– Nutzt den ZScanner zum konvertieren vorhandener Modelle in CAD-
Daten– Importiert die gescannten Modelle als parametrische Modelle in CAD-
Anwendung– ZScanner werden zur Replikation von Werkzeugen auf Geräten zur
Prototypenerstellung verwendet• Scanner gibt direkt STL-Dateien aus, die auf diesen Geräten verwendet werden
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ZScanner-System – Zusammenfassung
• ZScanner machen die 3D-Digitalisierung schneller, einfacher und leichter transportierbar als alle anderen Systeme
• Dank der Benutzerfreundlichkeit können sie von vielen Personen verwendet werden
• Vielseitig einsetzbar für unzählige Anwendungsbereiche
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Z Corporation Worldwide
• Z Corporation USA– (Hauptniederlassung) – Telefon: +1 781 852 5005– E-Mail: [email protected]
• Z Corporation Europe– (Großbritannien)– Telefon: +44 (0)8702 416502
E-Mail: [email protected]
• Z Corporation Asia Pacific– Telefon: +1 781 852 5005– E-Mail: [email protected]
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Anwendungen
• Ergonomisches Design– Manuell erstellte Objekte einfach scannen
und so komplexe Designs ohne Vorlage schaffen
– Einzigartige Formen in Design und Konstruktion integrieren
• Kunst und Kulturerbe– Kontaktfreie Scans für präzise
Restaurierungen und Rekonstruktionen wertvoller Kunst- und Architekturobjekte durchführen
– Große Werke für Transport, Verpackung, Museumsboutiquen und historische Archive dokumentieren, erforschen und replizieren
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Anwendungen
• Unterhaltung und Spiele– Digitale Medien für Computerspiele
und Filme direkt aus dem Konzeptmodell eines Künstlers erstellen
• Digitale Archivierung– Kosten sparen durch digitale
Speicherung von Werkzeugen, Mustern und Prototypen
– Vorhandene Designs erfassen, die nicht als CAD-Daten vorliegen
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Anwendungen
• Medizinische Ausbildung– Detailreiche Reproduktionen von
komplexen Organen und Knochenstrukturen erstellen
• Medizinische Orthese– Zahnspangen und andere
Vorrichtungen für mehr Komfort auf Maß erstellen
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Anwendungen
• Architektur– Benutzerdefinierte
Architekturmodelle • Formen, Säulen usw.• Individuelle Statuen und Logos
– Firmenlogos– Architektonische Themen
• Gussbetonformen– Maßgefertigte
Gussbetondekorationen• Blätter und Naturmotive• Künstlerentwürfe, die in Form von CAD-
Daten benötigt werden
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Warum 3D-Scans?
Schnellste und präziseste Art, Objekte zu vermessen
1850 1950 2000
Zeit proMessung(s)
Erster praktischer Mikrometer60 Sekunden
Erstes Koordinatenmessgerät1 Sekunde
ModerneLaserscanner40 Mikrosekunden
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Warum 3D-Scans?
• Einzige Möglichkeit, frei gestaltete Oberflächen zu erfassen