Automatisierung von Messungen durch 3D Scanning

Görlitz, 15. September 2021. Die Digitalisierung – und nicht nur der Abschied von der Kohle – zählt auch im Lausitzer Revier zu den Treibern des Strukturwandels. Der damit wachsende Automatisierungsgrad birgt Risiken für Arbeitsplätze, bringt jedoch auch Chancen für entsprechend qualifizierte Fachleute. Das gilt in vielen Bereichen wie der Industrie, wenn man etwa an die Verarbeitung großer Datenmengen denkt oder die Steuerung von Maschinen und Anlagen über das 5G-Netz. Ein Teilgebiet, das von der Digitalisierung rasant erfasst wird, ist die 3D Vermessung.

Was ist 3D Scanning und was kostet es?

Insbesondere sind es innovative Lösungen wie das 3D Scanning (über das sich unter diesem Link weitere Informationen finden lassen), die Prozesse radikal vereinfachen und eine durchgehende Automatisierung ermöglichen. Hintergrund: Die mit einem 3D Scanner gewonnenen Daten können sofort – beispielsweise für die Maschinensteuerung – verwendet werden können.

Interessant ist vor allem, für welche Bereiche sich 3D Scanning eignet und worin die Vorteile dieser Technologie – etwa bei der Einführung von Automatisierungsprozessen – liegen. Um 3D Scanning bildlich zu erklären: Es handelt sich in gewisser Weise um das Gegenstück zu einem 3D Drucker, der anhand von Daten und automatisch dreidimensionale Gebilde erzeugen kann – vom Prototypen über die Kleinserienfertigung bis zum Hausbau. Groß wie ein Haus sind die Objekte, die ein typischer 3D Scanner erfassen kann allerdings nicht, wenn er ein dreidimensionales Objekt erfasst und Daten erzeugt, die dessen Form vollständig beschreiben.

Eine einfache Anwendung wäre also, eine physisch vorhandene Vorlage mittels 3D Scanner digital zu beschreiben und dann mit Hilfe eines 3D Druckers zu reproduzieren. Doch die Daten, die mit einem 3D Scanner gewonnen werden können, lassen sich viel umfassender nutzen. Eine wichtige Frage bei solchen hochproduktiven Technologien ist allerdings immer wieder die nach den Kosten. Die müssen die Aufwendungen für den 3D Scanner amortisieren und zugleich den Aufwand für den Scanvorgangs im Einzelfall berücksichtigen. Anders gesagt: Jedes Projekt ist mit anderen Variablen verbunden.

Typische Einflussfaktoren auf die Kosten des 3D Scannens sind

1. das Gewicht,
2. die Form,
3. die Abmessungen,
4. das Material,
5. die Beschaffenheit,
6. die erforderliche Auflösung,
7. der Widerstand,
8. die Verformung,
9. bestimmte Vorgaben,
10. der Verschmutzungsgrad und
11. die Komplexität.

Die Kosten des 3D Scannens hängen also von einer Vielzahl verschiedenster Faktoren ab.

Einsatzbereiche für das 3D Scanning

3D Scanning respektive die 3D Digitalisierung sind für eine Vielzahl an Einsatzbereichen geeignet. Gerade im Bereich komplizierter mechanischer Bauteile kommen 3D Scanner zum Einsatz, beispielsweise werden – den Görlitzern im hiesigen Siemens-Turbinenwerk nicht ganz fremd – Turbinenschaufeln mit Hilfe des 3D Scannings zur Qualitätskontrolle vermessen.

Die exakten Einsatzbereiche variieren allerdings, da zwischen zwei unterschiedlichen Verfahren unterschieden wird:

• Beim 3D Laserscanning wird ein Objekt anhand von Einzelpunkten, die digital erfasst werden, beschreiben. Das macht das Verfahren auch für sehr große Objekte wie etwa Gebäude und ganze Industrieanlagen praktikabel, die von mehreren Standpunkten aus erfasst werden.


• Beim 3D Streifenlicht-Verfahren wird nicht nur eine Vielzahl einzelner Punkte jeder für sich erfasst, sondern es werden die Daten einer ganzen Linie aufgenommen. Das geht schneller und liefert präzisere Ergebnisse als das punktorientierte 3D Laserscanning, weshalb dieses Verfahren die größte Verbreitung gefunden hat.

Zu erwähnen ist noch die Fotogrammetrie, bei der mehrere Fotos eines Objektes von einer Software so zusammengerechnet werden, dass eine dreidimensionale Beschreibung entsteht.

Ein Haupteinsatzgebiet der 3D Scanverfahren ist die Produktion, etwa wenn es um

• die Datenerfassung von Vorlagen, für die keine Zeichnungen oder anderen verwertbaren Datensätze bestehen.


• die Qualitätskontrolle von Bauteilen, die sich nicht mit anderen Methoden vermessen lassen, und


• das Design, also die Konstruktion von Bauteilen etwa mit Hilfe von Simulationen geht.

Neben der Industrie – und nicht zu vergessen zunehmend dem Handwerk – sind es weitere Bereiche, in denen die dreidimensionale Vermessung genutzt wird:

1. Gesundheitswesen
2. Forschung
3. Wissenschaft
4. Design
5. Kunst

Vorteile von 3D Scanning

In einer Vielzahl von Branchen ist 3D Scanning längst angekommen und fest etabliert. Wer diese Technologie nutzt, kann seine Produktivität unter Umständen deutlich steigern – schon allein dadurch, dass sich die Vermessungen etwa in der Qualitätskontrolle automatisieren lassen. Darüber hinaus bringen 3D Scans im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren schnellere Ergebnisse und punkten mit hoher Genauigkeit. Da bei automatisierten Verfahren der menschliche Einfluss entfällt, lassen sich mit dem 3D Scannen etliche Messfehler vermeiden.

Wer sich ein wenig mit den 3D Technologien beschäftigt, findet weitere Vorteile in vielfältigen Einsatzbereichen. Einer der Gründe dafür ist, dass Geometrien von Bauteilen immer komplexer werden. Das zeigt schon der Vergleich von Automodellen aus dem Beginn der Großserien- und Massenfertigung, die eher aussahen wie gefaltete Blechschachteln, mit dem heutigen Autodesign mit seiner reichen Formensprache aus Wölbungen und Kanten. Die komplexen Geometrien der zur Fertigung dreidimensionaler Blechteile wie für eine moderne Autokarosserie nötigen Umformwerkzeuge benötigen 3D Scans, einmal für die Herstellung der Werkzeuge selbst, zum anderen für die Qualitätskontrolle der Erzeugnisse.

Selbst hochkomplexe Geometrien lassen sich mit einem 3D Scanner in einem überschaubaren Zeitraum problemlos mit präzisen Daten erfassen. Für Unternehmen ist das ein Ansatz, den Workflow nachhaltig produktiver zu machen. Auf lange Sicht wird man in vielen Entwicklungs-, Fertigungs- und Qualitätssicherungsprozessen ohne 3D Scanner nicht mehr auskommen.

Fazit zur Automatisierung von Messungen durch 3D Scanning

Unternehmen können durch die Vermessung unterschiedlichster Bauteile mit 3D Scanning ihre Produktivität auf ein neues Level heben, indem sie weitere Prozessschritte automatisieren.

Obgleich die Geräte aus technischer Sicht noch längst nicht am Ende ihrer Möglichkeiten angelangt sind, vereinfachen sie bereits heute viele Bereiche und gerade das Messen ist mit ihrer Hilfe präziser, schneller und effizienter geworden. Die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten – gepaart mit vergleichsweise geringen Kosten und den weiteren Vorteilen – sorgen dafür, dass sich die 3D Technik zunehmend weiter verbreitet. Ganz gleich, ob es um die Datengewinnung als Konstruktionsgrundlage, für die Fertigung oder für die Qualitätskontrolle geht, die praktische Anwendbarkeit und die Qualität der erzeugten Daten sprechen für sich.