基尔大学科学家3D打印低成本，开放源的摄影灯罩

来自德国基尔大学（CAU）的研究人员开发了低成本3D打印圆顶形系统，该系统可以优化野生动植物摄影时的照明。模块化照明设备为现有照明设备提供了一种更便宜，更简单的替代方案，同时仍然能够支持科学的显微和宏观摄影。在公开发布STL文件之后，基尔小组的系统还可以进行定制化，使其可以针对所拍摄的标本进行量身定制。

基尔小组的3D打印圆顶（如图）旨在帮助野生动物摄影师获得最佳照明。通过《科学报告》杂志拍摄的照片。

  摄影照明圆顶的重要性
         尽管越来越多地采用了诸如微计算机断层扫描（µCT）之类的现代技术，但摄影仍然是对生物物体成像的最佳方法。分类学和形态学研究仍然依赖于物种栖息地的高分辨率照片，自然历史博物馆也越来越依赖于数字化。

         高质量图像在学术摄影中尤为重要，因为分辨率对于捕获关键特征，诊断特征和详细的习性视图至关重要。为了达到此类生物学研究所需的细节水平，适当的照明至关重要。需要大量的散射光才能对微观结构进行详细拍摄，尤其是在使用更高的变焦倍率时。相比之下，不良的照明会导致附近任何宏观结构的意外过度暴露。所谓的“强光”还会导致眩光和闪光对图像的最终质量产生负面影响，并扭曲被摄物体的特征。先前在加利福尼亚大学河滨分校进行的研究表明，半球形圆顶在散射光和提供均匀照明方面非常有效。

         当光从圆顶的底部发出时，被摄物体仅被从圆顶内部的散射光照亮，从而导致漫射，柔和的照明。尽管具有圆顶形系统的好处，但是商用设备可能非常昂贵，并且如果对象太小，分辨率可能会不是最佳选择。一些动物也比现有的基于圆顶的系统大得多，从而限制了它们在某些环境中的应用。

  利用他们的圆顶形照明系统，该团队能够拍摄许多昆虫和动物的高分辨率照片。图片来自《科学报告》杂志。

  基尔大学3D打印照明系统
        为了克服商用照明系统的尺寸和成本限制，研究人员转向了熔融沉积建模（FDM）3D打印。运行FDM机器的低运营成本越来越多地导致它们在实验室环境中被采用。使用CAD软件，还可以以可定制和可扩展的方式生产对象，从而有可能根据其主题定制圆顶的几何形状。

          利用3D打印，Kiel团队制造了一个模块化的，基于LED的圆顶，与现有设备相比，具有许多升级。为了使光输出最大化，可以在系统上安装一个可选的虹膜光阑，其“滑动台”功能可以将目标物体重新排列，以满足摄影师的需求。此外，仅通过使用3D打印来生产系统，与现有照明模型相比，它具有更高的质量，耐用性和可重复性。

          研究人员使用Prusa i3 MK3S 3D打印机和廉价的白色PLA灯丝，创建了三种不同尺寸的球型罩。测试团队的照明系统需要拍摄从当地动物学博物馆借来的动物标本剥虫的照片。将经过防腐处理的昆虫固定在玻璃盘上，或者将它们附着在培养皿上（如果它们是水下标本）。

 研究小组的3D打印圆顶（如图）是开源的，并且已经公开了STL文件，以使该设备尽可能易于访问。图片来自《科学报告》杂志。

         然后在每个圆顶中拍摄相同样本的聚焦堆叠图像，并使用暖色或中性白色LED灯条进行比较。对于较大的物体，可以在圆顶桌的顶部放置一块延长板和一个遮光环，从而可以针对不同大小的物种进行调整。总体而言，该团队能够捕获各种不同标本的高分辨率图像，这些标本包括昆虫，软体动物，脊椎动物，花卉和化石。

      他们的LED系统比以前的研究成果更耐用，更具成本效益，并且可以与商业设备竞争。通过使他们的设计尽可能容易获得，该团队还希望该设计将来能被学生和小型实验室采用，以帮助他们以预算获取高分辨率的图像。基尔研究人员在论文中说：“我们的圆顶代表了科学照明方法的重要改进，极大地提高了其进入科学界的机会。” “希望它将在将来成为许多研究的有用工具。学生，实验室和预算低廉的人们现在可以生成有意义的专业图像，最终与最先进的实验室竞争。”

  增材制造行业的照明
         尽管3D打印电子产品仍处于起步阶段，但许多研究人员已尝试创建具有最佳照明解决方案的设备。纽约照明研究中心（LRC）和美国电源管理公司Eaton Corporation已开发出一种完全3D打印的LED集成照明器。整个项目由美国能源部资助，旨在开发增材制造的应用以创建固态照明（SSL）。

          LRC还与私募股权公司CARBON Group Global合作，成立了一个联盟，探讨3D打印SSL产品的潜力。该小组拥有众多关键的3D打印利益相关者，正在努力制定将增材制造集成到关键行业的路线图。

      航海技术公司OceanLED已使用3D打印为高端游艇制造低能耗原型照明系统。钻机照亮船底周围的水，当鱼被光吸引时产生“水族馆效应”。