Scanner 3D: soluzione smart per la gioielleria

La scansione 3D è una tecnica in grado di catturare la forma di un oggetto utilizzando uno scanner 3D. Il risultato è un file tridimensionale che può essere salvato, modificato e direttamente stampato in 3D.

Negli ultimi anni, gli scanner 3D garantiscono performance sempre migliorate in termini di velocità, risoluzione della scansione, qualità dello stampato e facilità di utilizzo.

La tecnologia degli scanner 3D si rivolge a settori come: gioielleria, produzione, ingegneria, progettazione, architettura, medicina, ecc.

Nel campo della gioielleria, il processo di scansione consente di ottenere un file CAD con il dettaglio del gioiello e di catturarne, ad altissimo livello, tutti i particolari.

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scanner 3D per la gioielleria

L’utilizzo degli scanner 3D per la gioielleria rende possibile un processo di fabbricazione qualitativamente superiore. E’ un metodo veloce, molto preciso e conveniente. Ottenuto il file CAD, è possibile iniziare un processo di stampa 3D del gioiello.

1. La tecnologia alla base della scansione in 3D

Ci sono due sistemi alla base della tecnologia di scansione 3D: la rilevazione attraverso il laser e attraverso la luce strutturata.

a) La tecnologia laser

Come facilmente intuibile, questi scanner 3D sfruttano il laser per digitalizzare le parti. Gli scanner fissi risultano essere più precisi e producono un risultato molto più accurato.

b) La tecnologia a luce strutturata

Generalmente, gli scanner a luce strutturata sono composti da una testa ottica montata su un treppiede o un robot antropomorfo.

Attraverso l’utilizzo di un proiettore, lo scanner 3D misura un pattern proiettato sulla superficie da rilevare. Bastano pochi secondi per prendere le dimensioni del pattern, ridurne la larghezza per poi estrarre le coordinate 3D.

I recenti miglioramenti tecnologici riducono i tempi di misurazione, quantificabili in secondi, e rendono possibile la rilevazione di volti umani e la “lettura” di colori.

2. Scanner 3D per la gioielleria

a) Scanner a camera chiusa
b) Scanner aperti

Open Tecnologies ha sviluppato una linea di scanner 3D per la gioielleria.

scanner 3D per la gioielleria

La linea Aurum, caratterizzata da elevate prestazioni in termini di risoluzione ed accuratezza dei dettagli, si rivela lo strumento ideale per l’acquisizione tridimensionale di piccoli oggetti.

I due modelli – Aurum 3D ed Aurum LT – sono stati pensati come soluzioni da scrivania, facili da utilizzare e da collocare, pesando soltanto 10 kg.

Il modello Aurum LT, a camera chiusa, dispone di un processo di scansione altamente automatizzato, facile da utilizzare.

Lo scanner aperto Aurum 3D è particolarmente adatto per catturare piccoli modelli in maniera totalmente automatizzata.

Il metodo di scansione utilizzato da questo modello prevede di appoggiare l’oggetto e avviare il processo di acquisizione (processo durante il quale il pezzo sarà ripreso da diverse angolazioni per una “lettura” più completa). Il risultato sarà una mesh, l’insieme di vertici, spigoli e facce che definiscono la forma di un oggetto tridimensionale, (.STL .OBJ) importabile nei sistemi CAD-CAM.

Quali sono le differenze tra gli scanner aperti e quelli a camera chiusa ?

Gli scanner 3D a camera chiusa offrono un ambiente in cui la luce è controllata e garantiscono sicurezza di utilizzo, isolamento termico e acustico sono ideali per i settori della gioielleria o del dentale dove, ad esempio, è necessaria una risoluzione della scansione molto elevata.

Gli scanner aperti, in cambio, sono più flessibili in termini di area di scansione 3D e, nella maggior parte dei casi, devono essere utilizzati in una stanza con illuminazione costante. La maggior parte degli scanner 3D desktop sono composti da un proiettore luminoso o da telecamere montate su un treppiede, per la stabilità e l’accuratezza della scansione.

3. Le fasi del processo di scansione 3D

a) Con l’ausilio della plastilina si fissa l’oggetto da scansionare sul piatto rotante e basculante dello scanner 3D, per garantire una migliore adesione alla piattaforma e una maggiore accuratezza riproduttiva.

b) Dopo aver verificato il corretto posizionamento dell’oggetto si può passare alla fase di scansione. Suddivisa in multi inquadrature, la scansione avviene generalmente in 8 cicli con Aurum 3D (dove la piattaforma ruota solo in Z) e 16-18 cicli per il modello a camera chiusa poiché si sommano le rotazioni basculanti in X. Si ottiene cosi una nuvola di punti o point cloud.

c) Finiti i cicli, si ripete la scansione anche sul retro dell’oggetto.

d) Si procede poi all’allineamento, auto o manuale, dei due gusci di scansione affinché si chiuda l’oggetto (ancora in nuvola di punti).

e) Si ottimizza la nuvola di punti con tools specifici (rimuovendo i dati acquisiti non utili ed eliminando i mossi tra i vari frame acquisiti).

f) Si trasformano in mesh secondo parametri di risoluzione stabiliti.

g) Le mesh vengono ottimizzate tramite il software dello scanner:

  • Holes filling: per ricostruire con tools, estremamente performanti, parti mancati dell’oggetto (dove non arriva la luce proiettata dello scanner)
  • Fixing: per non avere problemi sulla geometria durante elaborazioni successive
  • Riduzione triangoli: per poter gestire facilmente il file con altri software
  • Esportazione finale nei più comuni file mesh (.stl,.obj,.ply, ecc)

h) Surfacing o reverse eng della scansione. A seconda dell’utilizzo che si deve dare alla scansione si opterà per un semplice surfacing (con software come Leios di EGS o geomagic Wrap) oppure geomagic Design X per un reverse della scansione dove si va a ricostruire, pezzo per pezzo, l’oggetto scansionato.

4. Vantaggi dell’utilizzo di uno scanner 3D per la gioielleria

a) Ottenere un file CAD con il dettaglio del gioiello.

Il file 3D è molto più preciso di un’immagine, in quanto ogni dettaglio e forma saranno acquisiti dalla macchina attraverso la scansione 3D. I file digitali rendono molto più facile replicare, sviluppare il modello e individuare facilmente eventuali difetti.

scanner 3d per la gioielleria

b) Catturare un alto livello di dettagli, che difficilmente potrebbe essere osservato ad occhio nudo.

c) Riparare un gioiello danneggiato e creare nuovi design.

Grazie all’elevata precisione dei scanner 3D per la gioielleria, è possibile progettare una soluzione perfetta per un gioiello danneggiato o creare un nuovo design partendo da un modello di base, apportando le dovute modifiche al file CAD, per costruire un nuovo stampo per un gioiello diverso.

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   Valenza (AL) 

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