3Dスキャニングとは｜仕組みと産業での活用事例
3Dスキャニング技術は、製造業や医療、航空宇宙など幅広い分野で欠かせない存在になっています。
物体や環境の形状を高精度にデジタル化し、設計・検査・リバースエンジニアリングを効率化します。
日本の製造現場でも、非接触三次元計測による品質・生産性の向上が進んでいます。
背景・課題
近年、製造業や自動車、航空宇宙などでは「デジタルツイン」「スマートファクトリー」への移行が進んでいます。
その中核となるのが3Dスキャニング技術です。
従来の手作業測定では、時間や誤差が生じやすく、複雑形状や大型部品の測定が課題でした。
こうした問題を解決するのが、光学式やレーザー式の3Dスキャナーです。
解決アプローチ
選定理由：幾何形状とテクスチャを同時取得
3Dスキャナーは、対象物の表面上の多数の点群データを取得し、立体的なデジタルモデルを生成します。
幾何形状（形）とテクスチャ（質感）の両方を捉えられることが特長で、設計・解析・品質検査など多用途に利用可能です。
導入プロセス：接触式と非接触式の選択
3Dスキャニングには大きく分けて「接触式」と「非接触式」があります。
用途に応じて最適な方式を選定することが重要です。
接触式スキャニング：CMM（座標測定機）
プローブで対象物に直接接触し、座標点を取得する方式です。
JIS B 7440などに準拠し、サブミクロン精度を実現します。
主に品質検査や治具測定など、高精度要求の現場で使用されます。
一方で、大型部品や複雑形状の測定には時間を要し、定期的な校正が必要です。
非接触式スキャニング
光や放射線を用いて、物理的接触なしに測定します。対象に傷を付けず、スピードも高速です。
代表的な方式は以下の通りです。
- ステレオビジョン方式：人間の両眼視差を模倣し、複数カメラから深度を算出。形状を正確に再現でき、複雑表面の測定に最適。
- TOF（Time of Flight）方式：光の飛行時間から距離を算出。LIDAR技術としても知られ、屋外や長距離測定に対応。
- 干渉法（Interferometry）：光波の干渉パターンを解析し、ナノメートル精度の計測が可能。半導体や光学素子など、超精密分野で活用されています。
3Dスキャニングで実現できること
3Dスキャニングを導入することで、以下のような効果が得られます。
- 品質管理の自動化：部品形状の偏差を即座に検出し、不良率を低減。
- 設計・開発の効率化：物理試作を減らし、デジタル上でシミュレーションが可能。
- リバースエンジニアリング：既存製品の形状を再現し、部品再設計を容易化。
- ロボティクスとの連携：スキャンデータをもとに、自動搬送・組立ロボットの動作精度を向上。
日本の製造業での活用動向
日本の製造業では、JIS・ISO規格に準拠した三次元計測データのトレーサビリティが重視されています。
特に自動車部品メーカーでは、非接触三次元計測による検査の標準化が進行中です。
また、航空宇宙分野では、軽量化部品のリバースエンジニアリングやカーボン複合材検査に3Dスキャンが活用されています。
導入を検討する方へ
3Dスキャニング技術は、設計から品質保証までの工程をデジタル化する鍵です。
国内導入を検討される方は、ポータブル型3Dスキャナのデモ体験や導入相談をおすすめします。
よくあるご質問（FAQ）
- Q1: 3Dスキャナーの測定精度はどの程度ですか？
A1: 機種や方式により異なりますが、一般的な工業用スキャナーでは±0.02〜0.1mm程度です。干渉法ではナノメートル単位の精度も可能です。 - Q2: 接触式と非接触式はどちらが適していますか？
A2: 高精度が求められる場合はCMM（接触式）、形状の複雑さやスピードを重視する場合は非接触式が適しています。 - Q3: 3Dスキャンデータはどのように活用できますか？
A3: CADデータ化、寸法検査、リバースエンジニアリング、シミュレーション、3Dプリントなど幅広く利用可能です。 - Q4: 日本国内での導入サポートはありますか？
A4: 国内代理店や技術パートナーによる導入支援・校正サービスが提供されています。 - Q5: 3Dスキャナ導入の初期コストはどのくらいですか？
A5: 仕様により異なりますが、工業用ポータブルタイプで概ね¥2,000,000〜¥10,000,000（税別）程度が目安です。