Jak nové zmatňující spreje ATTBLIME® ovlivní přesnost skenování

Při 3D skenování lesklých a průsvitných dílů nedokáží optické skenery správně zachytit skenovaný povrch. Proto se před samotným skenováním povrchy zmatňují pomocí nástřiku sprejem nebo airbrushem. 3Dees Industries zastupuje na českém a slovenském trhu zmatňující spreje ATTBLIME® určené pro 3D skenování. Nabídka zahrnuje sadu čtyř produktů, které se liší určením pro finální aplikace. Tři spreje jsou sublimační (nastříkaný povrch není po skenování potřeba čistit, vrstva se po určité době odpaří) a jeden je permanentní. Vzhledem k tomu, že tloušťka vrstvy vytvořené nástřikem může mít vliv na přesnost měření, zajímal nás konkrétní vliv nastříknuté vrstvy. S výsledky naší analýzy vás seznámíme v tomto článku.

Informace o produktové řadě

ATTBLIME® vyvinula novou generaci sublimačního skenovacího spreje, který nezanechává zbytky a na rozdíl od jiných dostupných zmatňujících sprejů neobsahuje oxid titaničitý (TiO2), adamantan ani nebezpečný mutagenní n-hexan. Sublimující spreje AB2, AB6, AB24 jsou vyrobeny na bázi cyklododekanu (CDC). Pigmenty obsažené v permanentním skenovacím spreji ABP jsou založeny na obnovitelných přírodních surovinách. Všechny produkty mají tudíž minimální vliv na člověka i životní prostředí.

Velkou předností všech sprejů ATTBLIME® je možnost lepení referenčních bodů na povrch dílu po aplikaci zmatňujícího spreje. Vrstva vytvořená na dílu je natolik pevná, že referenční bod (samolepka) k ní snadno přilne, což značně usnadňuje přípravu před samotným skenováním. 

Verze ATTBLIME® AB2, AB6 a ABP jsou mimo spreje k dispozici také ve formě již namíchaného roztoku větších nádob (1 a 5 litrů), používaných pro aplikaci airbrushem.

ATTBLIME® AB2

Sublimační sprej ATTBLIME® AB2 je primárně určen na malé až střední objekty a z celého portfolia sprejů má nejtenčí nánosovou vrstvu. Primární složkou je právě zmiňovaný CDC a jako rozpouštědlo využívá směs alkoholu a uhlovodíků. Neobsahuje žádné pigmentové složky ani zdraví škodlivé složky jako ethanol nebo adamantan. Po aplikaci spreje na povrch objektu se vytvoří jemná světle šedá vrstva, která jej učiní lehce skenovatelým po dobu 1-2 hodin. Následně se začne sprej pomalu rovnoměrně odpařovat, v časovém rozmezí 2-4 hodin na povrchu nezůstanou žádné viditelné stopy po spreji. Při aplikaci více vrstev nástřiku se čas sublimace prodlužuje, zvyšuje se tím však vliv na přesnost skenování.

AB2 je možné zakoupit ve formě 400ml spreje s plochou pokrytí cca 2,0 - 2,5 m², nebo 1l lahvi (AB2-G) pro airbrush s plochou pokrytí cca 10-15 m². K dispozici je také 5l varianta.

ATTBLIME® AB6

Sublimační sprej ATTBLIME® AB6 je nejuniverzálnější z celého portfolia a je určen pro objekty všech velkostí. Primární složkou je CDC a jako rozpouštědlo využívá alkohol. Neobsahuje žádné pigmentové složky. Po nasprejovaní objektu se vytvoří bílá vrstva, která umožní snadné skenování po dobu 2-6 hodin. Následně se začne sprej pomalu rovnoměrně odpařovat. V časovém rozmezí 6-10 hodin na povrchu nezůstávají žádné viditelné stopy po spreji. Velice zajímavá pro aplikaci je 1l verze ve formě roztoku pro airbrush (AB6-G), kterou jsme využili i v našem testu, jehož výsledky můžete najít v další části článku.

AB6 je možné zakoupit ve formě 400ml spreje s plochou pokrytí cca  2,5 - 3,0 m², nebo 1l láhvi ve formě roztoku pro airbrush (AB6-G) s plochou pokrytí cca 12-16 m². V nabídce je i 5l balení.

ATTBLIME® AB24

Pod názvem ATTBLIME® AB24 byl vytvořen sprej, který poskytuje dočasnou ochranu citlivých povrchů při práci s vodou a vodními roztoky, ve vodě rozpustnými lepidly nebo maltami jakéhokoli druhu. Tato verze sublimačního spreje s obzvláště vysokým obsahem cyklododekanu umožňuje uživatelům dočasně konzervovat předměty a malby, což má využití například v oblasti archeologie, restaurování a muzejnictví.

Ve zvláště náročných podmínkách použití v průmyslové 3D metrologii, například při vysokých venkovních teplotách nad 30 °C, lze ATTBLIME AB24 s rovnoměrným a homogenním vzorem nástřiku s tloušťkou vrstvy řádově 30 µm použít také pro dočasné zmatnění povrchů.

ATTBLIME®  ABP

Permanentní zmatňující 3D skenovací sprej ATTBLIME® ABP se liší od srovnatelných produktů na trhu speciálním odstínem šedé „cooperative grey“, který byl optimalizován pro technologii optického měření a dosažení co nejlepšího kontrastu projekce vzoru při skenování. Obsahuje přírodní pigmenty z obnovitelných zdrojů rozpuštěné v alkoholu, což zaručuje i snadné umytí dílu vodou po skenování. Další velkou výhodou ABP vůči běžným křídovým sprejům je to, že přímo na nastříkanou vrstvičku lze lepit referenční body a to, že s dílem lze po nástřiku manipulovat (suchou rukou nebo s látkovou rukavicí). ABP se používá univerzálně na všechny velkosti dílů a je také dostupný ve formě roztoku pro airbrush (ABP-G), který jsme testovali společně s AB6-G a výsledky najdete níže ve článku.

ABP je možné zakoupit ve formě 400ml spreje s plochou pokrytí cca 3,0 - 3,5 m², nebo 1l láhvi ve formě roztoku pro airbrush (ABP-G) s plochou pokrytí cca 14-16 m² nebo 5l varianta.

ATTBLIME® uSCAN LIQUID

ATTBLIME® μScan liquid byl vyvinutý pro přesné zmatnění velmi malých reflexních nebo také průhledných předmětů. Využívaný je typicky v dentálním, šperkařském nebo elektronickém sektoru. Aplikace je založená na mikroštětečku, podobném jako u laku na nehty. Aplikační vrstva o tloušťce vrstvy 3 µm je velice snadno omyvatelná z povrchu dílu. μScan liquid je dostupný v 10ml lahvičce s integrovaným mikroštětečkem.

Měření tloušťky nastříknuté vrstvy u sprejů AB6-G a ABP-G

Hlavním cílem tohoto měření bylo porovnat portfolio zmatňujících sprejů ATTBLIME® a zjistit, jak ovlivňují přesnost digitalizace. Samotné měření probíhalo na 100 mm etalonu – koncové měrce „johansonce“ s počtem opakování 10 na každý typ zmatňujícího spreje. Po každém měření byl etalon důkladně očištěn a poté byla aplikovaná nová vrstva pomocí airbrushe. Výsledky, které jsou prezentovány, zohledňují i vliv tepelné délkové roztažnosti materiálu etalonu (ocel: 1 °C odchylky od kalibrační teploty etalonu způsobí na 100 mm změnu délky 0,001 mm). Při našem testování byla teplota etalonu 24,7 °C.

Na měření bylo použito zařízení GOM ATOS Q s rozlišením 12 MPx a měřícím objemem MV 100.

Pro dosažení přesných výsledků bylo nutné stanovit a dodržet pracovní postup měření a přípravy etalonu. Vlastní příprava etalonu pro skenování byla realizovaná nástřikem pomocí roztoky AB6-G a ABP-G a airbrushové pistole s průměrem trysky 0,5 mm. Další faktory ovlivňující přesnost a kvalitu skenování jako volba měřícího objemu, intenzita projektovaného světla (expoziční čas), byly optimalizovány zkušenou obsluhou pro dosažení co nejpřesnějších výsledků.

Příprava etalonu spočívala ve dvou hlavních krocích – aplikovaní nástřiku a následně nalepení 5 referenčních bodů s průměrem 0,8 mm na etalon. Následně byla nastavena pozice skeneru v optimální vzdálenosti vůči měřeným plochám etalonu. Pro naskenovaní celého etalonu byl použitý automatický rotační stůl GOM ROT 350 a 12 pozic v rozsahu 360֯. Vyhodnocení měření pak proběhlo v software GOM Inspect Pro porovnáním s nominální kalibrovanou délkou etalonu.

Celkem bylo provedeno pro každý typ roztoku ATTBLIME® 10 samostatných měření, ze kterých bylo zpracováno celkové vyhodnocení.

 

Výsledky měření AB6-G

Obr.: Výstup ze skeneru – polygonální síť (mesh)

 

Obr.: Vizualizace výsledků měření č. 1

Komentář výsledků 

Vyhodnocení měření vrstvy nástřiku sublimačního roztoku AB6-G ve 3 různých místech etalonu nám ukázalo a potvrdilo údaje výrobce, že nanesená vrstva se pohybuje v jednotkách mikronů. V analyzované délce je vrstvička na obou protilehlých plochách, takže pro získání tloušťky vrstvy na jedné straně musíme odchylku od nominální délky (Dev.) vydělit dvěma. Variabilitu hodnot 10 měření (viz následující obrázek) ovlivňuje především lidský faktor při nanášení vrstvy airbrush pistolí.

Obr.: Výsledky 10 samostatných měření etalonu po aplikaci AB6-G

Výsledky měření ABP-G

Obr.: Výstup ze skeneru – polygonální síť (mesh)

 

Obr.: Vizualizace výsledků měření č. 1

Komentář výsledků 

Vyhodnocení měření vrstvy nástřiku permanentního roztoku ABP-G ve 3 různých místech etalonu ukázalo a potvrdilo údaje, že nanesená vrstva se pohybuje v jednotkách mikronů. V analyzované délce je vrstvička na obou protilehlých plochách, takže pro získání tloušťky vrstvy na jedné straně musíme odchylku od nominální délky (Dev.) vydělit dvěma. Variabilita hodnot 10 měření ovlivňuje stejně jako u AB6-G lidský faktor při nanášení vrstvy airbrush pistolí (viz následující obrázek).

Obr.: Výsledky 10 samostatných měření etalonu po aplikaci AB6-G

Shrnutí

Portfolio zmatňujících sprejů ATTBLIME® přináší na trh špičkovou alternativu k dosud používaným produktům. Zajímavé jsou především zdravotní nezávadností, možností manipulovat s dílem i po nástřiku, možnosti lepit body na nastříkanou vrstvičku a skvělými vlastnostmi sublimace. Při velmi dobré ceně vstupují na český a slovenský trh produkty s velmi zajímavým poměrem cena/výkon, které najdou uplatnění při profesionálním 3D skenování v mnoha oblastech.