Scanner 3D

le scanner 3D appareil utilisé par les designer pour numériser des objets

Longtemps confinés à des domaines précis comme celui du contrôle qualité en milieu industriel, celui du reverse engineering  ou celui des films d’animation et des jeux vidéo par exemple, le scanner 3D connait un essor fulgurant. Une des causes de cet essor est le développement de l’impression 3D.

En effet, la  maîtrise des logiciels de Conception Assistée par Ordinateur étant loin d’être diffusée à grande échelle, et les modèles 3D disponibles sur Internet restant en nombre relativement limités pour l’instant, l’utilisation d’un scanner est parfois indispensable. Par ailleurs, la technologie évolue à vitesse grand V, et les prix deviennent de plus en plus abordables.

Les scanners de référence pour l’impression 3D utilisent la technologie laser à triangulation ou la lumière structurée. Depuis quelques mois, on assiste également à un foisonnement d’applications de numérisation 3D utilisant la technologie de la première Kinect, en lumière structurée, et bientôt celle de la Kinect 2, en détection de temps de vol (Time-of-Flight).

Par ailleurs, une autre solution est prise de plus en plus au sérieux et considérée comme particulièrement prometteuse : l’utilisation d’un smartphone ou d’une tablette, grâce à des logiciels de traitement d’image. Pour l’instant, cela n’a pas vraiment dépassé le stade du développement.

Comment choisir son appareil ?

Le choix d’un scanner va dépendre d’un certain nombre de facteurs, notamment :

  •  le type d’objets à scanner : pour des visages humains par exemple, on va écarter les technologies laser qui peuvent être dangereuses. Ensuite, on va choisir l’appareil en fonction de la taille des objets qu’il peut scanner et s’orienter soit vers un appareil mobile, soit vers un scanner fixe intégrant une table tournante.
  • la résolution, c’est-à-dire le niveau de détail de l’objet à numériser
  • la précision : c’est le niveau de fidélité entre le modèle 3D et l’objet physique.
  • le besoin de numériser en couleur ou en noir & blanc et de capturer la texture d’un objet
  • la vitesse de scan, plus importante pour un visage que pour un objet statique
  • l’environnement de numérisation, et notamment la luminosité
  • le niveau de connaissances de l’utilisateur
  • et bien sûr le budget

Tout aussi important que le matériel :  le logiciel

Un scanner 3D va produire ni plus ni moins qu’un nuage de points qui ne pourra pas être interprété par une imprimante 3D tel quel. C’est un logiciel, souvent propriétaire, qui va permettre de transformer ce nuage de points en un maillage polygonal qui permettra l’impression 3D. Au final, les informations concernant la géométrie de l’objet sont stockées dans un fichier au format STL. Les logiciels permettent également l’exportation dans d’autres formats, notamment OBJ, pour être ensuite manipulés dans des logiciels de CAO.

Selon la qualité du matériel et du logiciel, cette étape, que l’on appelle le post-processing, peut être relativement longue. Elle consiste notamment à supprimer les éléments parasites de l’ensemble des prises de vue 3D, à boucher les trous, à mailler l’objet bien évidemment, et à effectuer quelques réparations du modèle 3D si nécessaire.

  • Pour moins de 1000 €

David Starter-kit

Pour environ 600 € TTC, le Starter-kit comprend notamment une webcam HD et un module laser à ligne portatif de haute qualité. Le principe est de tenir le laser dans sa main et de diriger la ligne laser vers l’objet à scanner. Le Starter-kit peut numériser des objets de 10 à 400 mm, en couleur, avec une résolution allant jusqu’à 0,2 mm. On peut lui reprocher une certaine lenteur d’acquisition des données, mais à ce prix, cela reste acceptable.

3D Systems Sense

le modèle 3d systems sense un bon outil de scanographie

Particulièrement compact, mobile et facile d’utilisation, le scanner de 3D Systems, leader mondial de l’impression 3D, permet de numériser des objets de tailles différentes, de la petite tasse à café jusqu’à une personne entière, rapidement. Son prix est d’environ 430 €. Sa résolution relativement limitée conviendra cependant à de nombreuses applications. Enfin, ce modèle est résolument tourné vers le grand public, grâce à des fonctionnalités comme la reconnaissance automatique d’objets, qui permet de différencier l’objet dans un arrière-plan encombré, et son intégration avec le logiciel de traitement 3D Cubify Sculpt. Le Sense est réellement le symbole de la démocratisation de la numérisation et de l’impression en trois dimensions, aux côtés bien sûr des scanners de type Kinect.

XYZPrinting 3D-Scanner

Sorti en novembre 2015, XYZPrinting 3D-Scanner est né d’un partenariat entre le taiwainais XYZPrinting et le géant américain Intel. Reposant sur la technologie Realsense, ce scanner de poche ultra léger (198 g seulement) est capable de numériser des objets de taille 60 x 60 x 30 cm à une distance d’1 mètre jusqu’à 30 fps. Le scanner fonctionne avec les pc (uniquement 4th Generation Intel® Core™ i5 Process) équipés de Windows 8.1. Capable de numériser des objets en full-color XYZPrinting 3D-Scanner exporte les formats de fichiers suivants : stl, obj et ply. Le scanner est livré avec le logiciel XYZscan au prix de 199 €.

  • De 1000 à 5000 €

CADScan Cubik

Dans la gamme de prix supérieure, environ 1.000 € TTC, le Cubik est un modèle de bureau aux performances remarquables : une résolution et une précision professionnelles allant jusqu’à 0,05 mm (50 microns), une numérisation en couleur, rapide et simple, d’objets ayant un diamètre et une hauteur maximum de 220 mm. Comprenant une table tournante automatique et un logiciel de traitement 3D puissant, ce scanner simplifie la numérisation des objets. Problème : il semble être difficile de le trouver sur le marché, suite à des ruptures de stock. En savoir plus.

Makerbot Digitizer

Avec la ferme volonté de maîtriser l’ensemble du workflow de l’impression tridimensionnelle, Makerbot, racheté par Stratasys, s’est lancé dans la numérisation 3D en 2013, avec la sortie du Digitizer. Ce modèle aux performances honorables (résolution allant jusqu’à 0,5 mm et précision allant jusqu’à 2 mm), ne suscite pas que des avis positifs : la nécessité de le recalibrer fréquemment (tous les 20 scans selon Makerbot, mais plus probablement tous les 10 ou 15), et surtout la sensibilité du scanner et les exigences en termes de luminosité, de brillance et de reflets des objets scannés, en font un outil parfois frustrant. Heureusement, la version 2.4 du logiciel Makerware offre un mode Multiscan qui permet d’obtenir un fichier acceptable en 3 numérisations de 9 à 10 minutes chacune, pour des objets dont la taille est inférieure à un cylindre de 203×203 mm. On attendait cependant mieux pour un scanner dont le prix est d’environ 1100 €.

David Structured Light 3D Scanner SLS 2

Pour environ 3200 €, le scanner à lumière structurée de David, fabricant allemand, offre des possibilités et des performances plus qu’intéressantes. La taille des objets que l’on peut scanner va jusqu’à 500 mm, la résolution et la précision se montent à 0,1% de la taille de l’objet (jusqu’à 0,06 mm), et un scan ne dure qu’environ 2 à 4 secondes. Un point faible cependant : le temps d’installation de tout le matériel (caméra, vidéoprojecteur, câbles de connexion) et la relative complexité des opérations. A l’évidence, ce ne sera pas le scanner de M. Tout-le-Monde mais plutôt celui réservé aux geeks.

NextEngine 3D Scanner HD

obtenir des données avec le balayage à faisceau de rayon x

Ce scanner fixe, de la taille d’une boite de céréales, offre une résolution et une précision correctes, de l’ordre de 0,2 mm. Equipé de 2×4 lasers, plus rapide que son prédécesseur le SD, le scanner HD effectue un scan en 1 minute 30 environ. Il est simple à installer et à utiliser, notamment grâce au logiciel fourni StudioScan HD, et à la compatibilité avec SolidWorks. Fourni avec une table tournante et divers accessoires, NextEngine qui est de très bonne qualité de fabrication, coûte environ 2.300 €.

Pour une utilisation plus intensive et plus exigeante, il est possible de choisir le logiciel HD PRO, qui permet de doubler la vitesse de traitement, de scanner des objets de plus de 75 cm, en obtenant un nombre de points 4 fois supérieur. Le supplément coûte 700 $. On peut regretter que la fonctionnalité de numérisation de gros objets ne soit pas inclue dans le logiciel de base.

  • Plus de 5000 €

L’objectif de cette rubrique n’est pas d’être exhaustif, mais de présenter quelques exemples de scanners 3D professionnels. En effet, il en existe une vaste gamme d’appareils et dont les prix peuvent atteindre plusieurs dizaines de milliers d’euros, voire plus.

3D Digital Corp. eScan 2.0

3D Digital Corp

Avec son apparence trompeuse de vidéoprojecteur, l’eScan 2.0 offre, pour un prix somme toute raisonnable (environ 6.000 € HT), une résolution et une précision excellente. En version de base, le scanner offre une surface de scan limitée à 150×100 mm, mais peut numériser avec une résolution de 0,05 mm en 30 secondes (7 secondes par scan pour la résolution la moins élevées). Dans sa version étendue, la surface de scan est étendue à 300×250 mm, et la résolution passe à 0,1 mm. Scanner des objets plus grands est possible, en numérisant les différentes parties de l’objet, puis en utilisant les capacités d’alignement automatique des scans qu’offre le logiciel. En résumé, Digital Corp est un excellent choix pour ceux qui ont besoin d’une forte résolution et d’une excellente précision (30 à 70 microns), et qui veulent numériser des objets de petite ou moyenne taille.

Artec Spider

D’un prix avoisinant les 16.000 €, le scanner 3D portatif Artec Spider a été spécialement conçu pour les utilisations nécessitant une résolution (0,1 mm) et une précision (0,03 mm) importante, tout en fonctionnant de manière rapide et simple. Ne nécessitant pas de calibrage ni de marqueur, le Spider est équipé de nombreuses caméras qui prennent des clichés et puis les alignent pour finaliser le modèle 3D. Cette technologie permet entre autres de détecter les angles aigus et les parois fines. Outre ses performances de numérisation, notamment en terme de texture et de couleur, le scanner présente l’avantage de fonctionner sur batterie avec une bonne autonomie.

Une année charnière pour la numérisation 3D

de nouveaux appareils de tomodensitométrie pour l'imagerie 3D

AIO Robotics Zeus

2014 a été une année incroyablement riche pour la numérisation 3D, autant par la diffusion à plus grande échelle des scanners de bureau et des scanners mobiles, et donc de leur baisse de prix, que par l’arrivée massive de scanners à base de Kinect ou d’applications utilisant les fonctionnalités des smartphones et des tablettes. Dans les scanners à moins de 1.000€, on peut citer l’Occipital Structure Sensor (base Kinect), le Robocular LLC Mini Scanner et le Matterform Photon 3D Scanner.

On a vu également apparaître des scanners multifonctions, qui reproduisent donc le concept à succès de l’impression 2D en intégrant imprimante 3D et scanner 3D. Vu les changements technologiques majeurs qui se produisent depuis quelques années dans les deux domaines, impression et numérisation, je ne suis pas persuadé que cela représente un avantage pour l’instant de cumuler les 2 fonctions en un seul appareil. Mais on peut tout de même regarder avec intérêt l’arrivée du FABTotum Personal Fabricator et du Radiant Lionhead Bunny

 




  • Zeus : une imprimante 3D et un scanner

AIO Robotics a dévoilé son imprimante 3D Zeus, un modèle polyvalent combinant impression 3D et scan.

  • Da Vinci 1.0 et 2.0 AiO

XYZPrinting propose désormais les versions améliorées de ses Da Vinci 1.0 et 2.0, des modèles avec scanner intégré.

  • Un scanner 3D portatif

3D Systems présente iSense, un scanner 3D clipsable sur votre tablette.

  • Scannez avec votre téléphone

Microsoft développe une application pour smartphone afin de scanner objets et images.

  • Un scanner 3D à 299 $ !

Le fabricant taïwanais a dévoilé le XYZprinting scanner, un appareil de numérisation bon marché.

Auteur invité

philippe heinrich

Philippe Heinrich

Philippe Heinrich est consultant en Nouvelles Technologies, Innovation et Systèmes d’Information. Il intervient notamment auprès des pouvoirs publics, des entreprises et du grand public pour promouvoir la technologie de l’impression 3D. Il aide les entreprises et les porteurs de projets à se préparer aux changements radicaux que cette technologie va avoir sur les différents secteurs de l’économie française.

Ses sites : www.heinrich-consultant.fr/ et PREFERENCE 3D