Qual è lo scanner 3D giusto per te? Come scegliere uno scanner 3D

Non si può parlare di completa applicazione della stampa 3D senza unirla ad un altro strumento: lo scanner 3D. La qualità delle stampanti 3D di poter produrre pezzi unici e su misura, può avere senso solo se preceduta dal rilievo di un oggetto complesso.

I sistemi di scansione 3D sono strumenti meravigliosi, perché ci permettono di riprodurre in modo preciso qualcosa che già esiste, che ci serve o che semplicemente desideriamo, come il pezzo di ricambio di un oggetto che si è rotto, il ritratto di un amico, un'opera d'arte che ci piace particolarmente.

Eseguire un rilievo 3D di un oggetto significa ricrearne una perfetta copia digitale, cioè creare un modello 3D metricamente corretto. Le principali tecniche che abbiamo a disposizione si possono classificare in:

• tecniche basate su sensori passivi (image-based);
• tecniche basate su sensori attivi (range-based).

Abbiamo già parlato delle tecniche image-based, le quali, come dice il nome stesso, si basano sull'elaborazione automatica o semi-automatica di immagini digitali per estrarre informazioni di carattere tridimensionale.

Abbiamo visto che esistono numerose soluzioni open source e low-cost che permettono di ottenere rilievi 3D di qualità elevata utilizzando normali fotocamere, addirittura smartphone, e computer di medio livello.

Le tecniche range-based si basano su strumenti che emettono un segnale che viene registrato dallo strumento stesso al fine di calcolare una misura di distanza: appartengono a questa categoria gli scanner, le stazioni totali, i GPS e i radar.

In particolare, gli scanner 3D laser e a luce strutturata sono gli strumenti più noti e che hanno riscontrato il maggior successo, rendendo relativamente semplice acquisire in 3D oggetti di qualsiasi dimensione.

La diffusione di questi strumenti è però ancora ostacolata da un costo elevato, spesso insostenibile per un semplice appassionato o anche per il piccolo professionista, per questo motivo ci soffermeremo sui principali scanner 3D di fascia medio-bassa, in grado di riunire prestazioni interessanti a un costo ragionevole.

Esistono numerosi modelli e non risulta facile orientarsi tra prodotti che appaiono spesso molto simili tra di loro. La condizione ideale è sempre quella di poter sperimentare in prima persona lo scanner, in modo tale da rendersi conto della facilità d'uso e del risultato finale.

Poiché spesso questo non è possibile, diventa fondamentale analizzare bene la scheda tecnica per capire come lo strumento lavora e ipotizzare i risultati che produrrà.

Ci sono infatti alcuni fattori che determinano il grado di qualità di uno scanner 3D (e quindi della scansione) e di conseguenza ne determinano il prezzo. Inoltre, è opportuno individuare lo scanner più adeguato alle proprie esigenze: come per qualsiasi altro strumento, non esiste lo scanner universale, cioè adatto a ogni tipo di situazione, ma ogni prodotto dà il meglio di sé in certe situazioni e non in altre.

Quindi, quali sono le caratteristiche che dobbiamo considerare nella scelta di uno scanner?

• Accuratezza: indica il grado di precisione dello scanner; ad esempio un'accuratezza di 0,1 mm indica che ogni punto della nostra scansione potrebbe in realtà avere un errore di posizione di 0,1 mm;
• Risoluzione: indica la dimensione minima che lo scanner è in grado di rilevare; ad esempio un'accuratezza di 1 mm indica che se l'oggetto da rilevare ha piccoli particolari di dimensione inferiori, questi non compariranno nella scansione (1 mm sembra un buon valore, ma in realtà basti pensare che la filettatura di una vite non verrebbe rilevata);
• Volume: indica la dimensione massima di un oggetto che può essere rilevato in un'unica scansione; se scegliamo uno scanner portatile sarà sempre possibile rilevare un oggetto in più scansioni e riunirle alla fine;
• Output: tutti gli scanner esportano in almeno uno dei formati standard, come STL, PLY o OBJ, ma ciò che non tutti fanno è acquisire a colori o esportare una texture; è un elemento importante da considerare se il rilievo ci serve per la stampa a colori o per altri impieghi in cui la resa del colore è importante, ad esempio in computer grafica;
• Compatibilità: non tutti gli scanner sono multipiattaforma (Windows, MacOS e Linux), è bene quindi prestare attenzione a questo aspetto;
• Condizioni ambientali: ci sono scanner che lavorano molto bene anche al buio e scanner che lavorano molto male alla luce solare, non è sempre indicato nelle schede tecniche ma in generale i sistemi laser non presentano grossi problemi in quasi tutte le condizioni, mentre i sistemi basati su fotometria possono essere influenzati negativamente dalle condizioni di luce;
• Velocità:  raramente è dichiarata, ma in generale i sistemi a luce strutturata sono molto più veloci dei sistemi laser; se dobbiamo rilevare un oggetto la velocità non è un grosso problema, ma se dobbiamo rilevare una persona allora diventa un aspetto non trascurabile;
• Prezzo: naturalmente il prezzo sarà influenzato da tutti questi parametri, a migliori performance corrisponde sempre un prezzo maggiore; ciò significa che non è possibile aspettarsi grandi prestazioni da uno scanner a bassissimo costo.

Sulla base di questi parametri proviamo ora a valutare i principali scanner di fascia di prezzo medio-bassa suddividendoli in due categorie:

• scanner portatili;
• scanner desktop.

Scanner portatili

Tra gli scanner portatili il più noto è il Sense prodotto da Cubify, disponibile sia come scanner da collegare al PC, sia nella versione per iPad, con caratteristiche tecniche molto simili. Il prezzo è molto competitivo, ma la risoluzione non è particolarmente elevata e non permette scansioni di precisione; si tratta di una soluzione ottimale per chi deve fare scansioni di oggetti di medie/grandi dimensioni che non presentano particolari troppo minuti.

Certamente più preciso è lo Scanify della Fuel 3D, che promette una risoluzione spaziale di gran lunga minore e che permette, cosa non trascurabile, di esportare una texture insieme al modello. Le scansioni si prestano quindi non solo alla stampa 3D tradizionale, ma anche a quella a colori, nonché ad applicazioni legate alla computer-grafica.

Scanner desktop

Tra gli scanner desktop spiccano quelli prodotti da Next Engine e David, laser il primo, a luce strutturata il secondo. La fascia di prezzo è piuttosto alta, ma le prestazioni sono di tutto rispetto: garantiscono accuratezza e risoluzione molto elevata, una buona gestione della texture; unico neo è la compatibilità solamente con sistemi Windows.

Entrambi sono corredati da software che consentono facilmente di unire più nuvole di punti, quindi di acquisire anche oggetti di grandi dimensioni. Per quanto riguarda il primo, da segnalare l'integrazione con SolidWorks.

Ci sono poi una serie di prodotti di fascia di prezzo decisamente inferiore, dai 1.000 euro in giù, che presentano comunque caratteristiche interessanti: Rubicon (Rubitech), Digitizer (Makerbot), Matter and Form 3D Scanner, EinScan-S (Shining 3D) e Cubik (CadScan).

Sono tutti basati su piattaforme fisse rotanti, motivo per cui i volumi di scansione sono piuttosto contenuti, fa eccezione solo EinScan-S che presenta anche una modalità di scansione a mano libera.

In base al rapporto qualità/prezzo Rubicon è quello più interessante in quanto ha un'accuratezza molto elevata e gestisce il colore tramite texture fino a 5 MP di risoluzione.

Tra tutti questi l'unico che ho avuto la possibilità di testare personalmente è il Sense di Cubify. Qualcuno ha avuto modo di utilizzare qualcuno degli altri e vuole dirci cosa ne pensa?