Cómo escanear objetos para la impresión en 3D

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Por Kalani Kirk Hausman, Richard Horne

Es posible capturar objetos existentes en el ordenador para que puedan ser modificados o simplemente recreados usando una impresora 3D. Esto es particularmente útil en el caso de obras de arte u otras formaciones únicas que de otra manera no podrían ser diseñadas fácilmente en un modelo de computadora.

La huella de dinosaurio de Glen Rose, por ejemplo, proviene de un escaneo láser de la impresión original fosilizada, que se utilizó para crear una copia electrónica de la huella que puede ser compartida sin riesgo para el original.

La exploración óptica captura sólo la forma externa de un objeto, pero también es posible utilizar imágenes por ultrasonido o datos de exploración por TAC para crear modelos de estructuras internas. Los investigadores han creado recientemente un modelo del primer esqueleto completo expuesto de un animal vivo, por ejemplo, mediante la impresión en 3D de la estructura ósea tomada de una tomografía computarizada del sujeto.

Se están utilizando datos similares para reconstruir los rasgos faciales de los restos momificados en Egipto y de los restos recientemente descubiertos del rey Ricardo III. Utilizando tomografías computarizadas y un sistema estereolitográfico, los investigadores de la Universidad de Dundee pudieron imprimir el cráneo del rey Ricardo III en forma sólida, recreando así el aspecto que tenía en vida este antiguo monarca muerto hace mucho tiempo.

Los primeros sistemas de captura en 3D se basaban en una sonda que entraba en contacto con el objeto impreso en muchos lugares diferentes, definiendo una «nube de puntos» alrededor de la forma del objeto para definir su geometría básica, que luego se rellena con mayor detalle a medida que el escáner mide puntos más finos entre los marcadores originales. Estos sistemas se siguen utilizando en el análisis de maquinaria y otros entornos duraderos.

Los escáneres más recientes utilizan la iluminación de láser o luz estructurada – proyecciones que miden la distancia de la cámara a diferentes partes de un objeto, por lo que no hay riesgo de daño al objeto bajo investigación desde los puntos de contacto del escáner. Para escanear un rostro humano se utilizó un escáner portátil autocontenido proporcionado por Creaform.

Junto con el software de un ordenador, este escáner de luz estructurada puede construir un modelo 3D a partir de mediciones repetidas de la estructura de la superficie de un objeto, ya que el escáner simplemente se mueve por encima de un objeto de interés.

Los escáneres ópticos pueden tener dificultades para escanear superficies muy reflectantes u objetos que carecen de características detalladas. Mientras que una superficie espejada aparecería como un camino más largo hacia lo que se refleja, una esfera grande parecería idéntica al escáner de un punto a otro; el software tendría problemas para coser los diferentes ángulos juntos para crear un modelo completo.

Al escanear objetos grandes con características limitadas, es posible ayudar al escáner uniendo pequeños puntos reflectantes al objeto en varias ubicaciones; el escáner puede usar los puntos para calcular la orientación de varias partes del escaneo.

Los escáneres 3D comerciales proporcionan modelos de muy alta resolución de objetos escaneados; tales dispositivos pueden ser tan pequeños como un escáner de mano o pueden incluir sistemas más grandes y complejos que mapean múltiples ángulos al mismo tiempo.

Los escáneres pueden tomar imágenes de la superficie interior de las tuberías, trazar mapas de pozos de minas y cavernas subterráneas, o incluso escanear sitios de construcción enteros en busca de grandes estructuras, utilizando herramientas láser similares a RADAR llamadas LiDAR. Estos sistemas se utilizan para cartografiar las operaciones mineras con el fin de calcular la extracción de mineral, o en la topografía para crear mapas digitales del terreno.

Los sistemas comerciales como Creaform, FARO, Artec, XYZ/RGB, y una gran cantidad de otras alternativas proporcionan modelos de objetos de muy alta resolución adecuados para aplicaciones industriales y de fabricación. Sin embargo, un usuario doméstico puede utilizar escáneres de baja resolución de bajo coste, como el controlador de videojuegos Kinect, para modelar objetos para la impresión en 3D. Junto con software como SCENECT, ReconstructMe o Microsoft Fusion, el mando de juego Kinect se puede utilizar para generar modelos 3D escaneados en casa.

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