手中的黑科技 3D打印星空灯房间变秘境
小的时候总会对着树荫下的光斑发呆，发散一些奇思妙想。这个光斑，就是我们今天文章的主角。世嘉玩具，没错儿就是那个黑卡世嘉，曾出品过一系列的黑科技玩具——家用星空灯，能把酷似星光的光斑投影在房间天花板上，营造如银河般的效果。这回，我们来尝试3D打印一些玩具，把房间变成二次元的世界。
3D打印星空灯房间变秘境
●玩具黑科技 世嘉星空灯
世嘉游戏的子公司世嘉玩具，曾推出了一系列的家用星空灯，能够在天花板上投射下星空、流星、极光，模拟世界不同地区可见的真实星空；有些还带有虫鸣、波浪、流水的声音，这个系列的玩具叫做HomeStar。（岛国人民真会玩儿。）
HomeStar SPA 洗澡洗出逼格
了解到HomeStar的来历，你就不会对这个科技球过度惊讶了。HomeStar系列家用天象仪，最早是在2005年世嘉公司和天象仪的专家大平贵之（Takayuki Ohira）联合推出的。当时的那款家用天象仪可以装在一个小盒子里，但是却能投影出一万颗左右闪烁的星星。
大平贵之和MEGASTAR专业天象仪
到现在，功能最丰富的HomeStar Pro 2nd Edition可以投影下6到8平米的星空，映射出6万颗左右的星星，并能看到月球和地球的全貌。而在做HomeStar之前，大平贵之还拥有一家公司MEGASTAR，看到名字大家就明白了——没错，他是做专业天象仪的，投影出的星星数量在百万级别。
HomeStar Pro 2nd Edition投影效果图
早在2003年，MEGASTAR推出的专业天象仪MEGASTAR-II-Cosmos就被载入吉尼斯纪录，成为最先进的投影式天象仪。到了2008年，MEGASTAR推出了一款超级天象仪，可以映射多达2200万颗星星。MEGASTAR天象仪在包括川崎市科学博物馆、阿联酋沙迦太空和天文中心、土耳其科尼亚天文馆、纽约市哈德逊河天文博物馆等多个天文馆和科技馆内都有装机。
在波兰华沙哥白尼科学馆装机的MEGASTAR恒星、太阳和月球天象系统 能模拟真实的日食和月食过程
岛国人民多奇志，也会剪纸也会玩。除了天象仪之外，一本《天文观测》的书刊，为当时的日本青少年提供了用手工剪纸来模拟南、北半球星空的方法。
●城会玩 手工剪纸星空灯
早在1979年，高木武雄先生就出品了一本青少年科普书刊《天文观测》（日语《切りぬく本・たのしい天体観測用具》请达人对照翻译）。书中提供了一种用手工剪纸和光斑来模拟星空的方法。
折纸步骤节选之一
折纸步骤节选之二
折纸步骤节选之三
这套折纸教程，请日语达人自行翻译分享。折纸的大意，是说外面的卷筒上用锥子戳小窟窿，内置灯泡，在黑暗的房屋里面打开灯泡即可看到星空的模样。
这是手工星空灯的效果图
别急，这个东东没有我们说起来这么简单，它的星空并不是随机捅几个洞就完事儿了，而是有固定的模板可以用打印机打印出来，再粘贴到硬纸壳上按照黑点的位置捅出小孔，对应星空中主要恒星的位置。
打孔和粘贴都是有讲究的
另外，这个手工将地轴与黄道平面的倾角考虑在内，外筒与内筒标注了月份来模拟地球公转不同位置时的观测效果；并且还提供了南半球星空和北半球星空两个模板！
考虑到了地轴的倾斜
分别提供了北半球（左）和南半球（右）两个星空模板
给跪了。目前来看，我们手头还没有这样的3D模型，可以打印出符合基本科学原理的星空灯外壳。不过，我们可以借助类似的原理，发挥3D打印机对形状的塑造能力来玩光投影，让房间变得不一样。
●3D打印星空灯 这个房间被你承包了
用3D打印机来做星空灯的外壳，有几个大大的好处。一方面是营造光投影的效果，外壳不需要大，点光源经过小的遮挡就可以形成大片的光影效果；并且外壳是镂空结构，打印的用料其实非常少，这样一来打印外壳的时间就大大缩短。
用小的3D打印外壳 形成大的投影
打印一个100x100x63毫米的镂空外壳 只用43克材料
使用弘瑞Z300 3D打印机打印一个方格投影的外壳，用时大约2小时24分钟，包含打印底座的时间，已经有了不错的效率。用料的量，切片软件给出的估计值是12克；按照弘瑞PLA耗材一卷一千克120元的价格，打印这个的成本仅为1.44元，非常便宜。
打印完毕 显示总用时2小时24分钟
打印这样一个外壳 用料成本是1.44元
弘瑞PLA耗材目前120元1KG包邮 打印星空灯成本低廉
另一方面是，3D打印机对复杂的几何形状有良好的塑造能力，打印出来可以营造各种各样的投影效果。当然了如果你懂一点点3D建模，可以自己修改获得满意的投影。我们称之为Remix。
国外网友Remix的3D打印星空灯投影效果
当然需要注意的是，星空灯的外壳主要是球形或半球形，要求3D打印机在Z轴上平滑移动，将外壁打印出尽量光滑、均匀一致的效果。弘瑞切片软件Cura For Hori3D专有一个外部轮廓平滑选项，用在这种球体、只打印外壳的形状上面。
在专家选项中启用Spiralize平滑选项来打印弧形的外壳
另外，某些特殊形状的悬空部分角度大，超出3D打印机的悬空打印能力，需要增加支撑结构。我们认为这时一台能够打印水溶性支撑的双喷头3D打印机会制造出更好的效果。
双喷头一个打印本身结构、一个打印水溶性支撑更利于塑造复杂形状
最后在营造投影氛围的时候，亮度高的点光源能够营造出更好的效果，比如强光手电和LED灯；最简单的就是手机上的补光灯，也能有三分味道在里头。
●二次元房间成就达成
好了。二次元房间横空出世了。
二次元之方与圆
二次元之漩涡
二次元之漩涡
二次元之牢笼
二次元之鸟巢
二次元之群魔乱舞
二次元之血红的虚无
二次元之地狱使者
二次元之血梦
终极二次元房间
其实呢，打造这样的投影效果，只需要3D打印下面这几种外壳，就可以实现啦！
二次元漩涡之本体
二次元牢笼之本体
二次元鸟巢之本体
二次元方与圆之本体
在打印这些外壳的十来个小时时间里，我们可以多找几个强光手电或者手机，或者LED灯之类的东东，组合起来形成更炫的投影效果。
●星空灯塑形 有没有更完美的办法？
用3D打印机制作的这种星空灯，有没有可能成为商品，让普通消费者参与定制，获得理想的灯具呢？目前看来，桌面级的FDM 3D打印机还做不到。
这个海星灯罩支撑结构充满了内部 不易去除
尤其是对于复杂形状中大量的悬空结构，并不是FDM技术3D打印机的强项；并且ABS/PLA材料热变形的温度都比较低，在50摄氏度左右时会发生热变形，也就是“变软”。因此更适合的材料和技术用在制作灯罩上面——激光烧结尼龙粉末3D打印灯罩。
SLS 3D打印技术烧结尼龙粉末 是一种更好的办法
一方面是粉末材料，天然为悬空部位提供支撑；打印完毕之后扫除粉末即可得到比较完美的打印形状。另一方面是尼龙材料（聚酰胺PA）有良好的耐热性能和柔韧性，适合用来做灯罩材料。其实日常中我们常用的场地羽毛球网，就是尼龙材质的，既柔软又耐磨。
常见的羽毛球网就是尼龙材质
美国shapeways.com和比利时i.materialise.com两家做3D打印服务的厂商，都提供了3D打印的灯罩出售，或者可以个人定制灯罩，大部分采用的是尼龙材质，并且据我们的了解正是采用了尼龙粉末烧结的办法。
网上在售的尼龙材质3D打印灯具
网上在售的尼龙材质3D打印灯具
网上在售的尼龙材质3D打印灯具
网上在售的尼龙材质3D打印灯具
网上在售的尼龙材质3D打印灯具
而目前国内使用FDM 3D打印服务定制台灯的服务，并不靠谱；而是将FDM技术，应用在灯具的原型和模具设计、试制、验证上，这是目前国内灯具行业应用3D打印技术的主要趋势。
目前网上“3D打印定制灯罩”的服务还不靠谱
不论是家用还是商业应用，3D打印技术已经走在应用的路上。这篇文章，更关注个人和家庭用户用3D打印机能够做什么——如果凑巧你又是一个酷爱动手的朋友，那么3D打印机绝对是一个值得尝试和探索的东西。
最后我们想说的是，一个技术或者产品的发展和应用，必定有它内在的价值作为驱动力，比如互联网，比如智能手机，比如微信。桌面3D打印机呢，也是我们试图尝试和探索它的价值、以及这种价值边界的一款产品。对了，我们来玩一个小互动，细心阅读的朋友应该发现“二次元之群魔乱舞”的3D打印外壳，并没有出现在文章第三页；但是它出现在文章的其它页面中。那么问题来了，它对应的3D打印外壳是哪一个附图？
(责任编辑：admin)
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