LumenCast: DIY-Schattenlampe aus dem 3D-Drucker

LumenCast ist eine DIY-Schattenlampe aus dem 3D-Drucker: Vorne sitzt ein Bild, während eine LED und vier geformte Seitenwände ein anderes Bild an die Wand werfen. Dieser Aufbau verbindet einen wiederverwendbaren A5-Rahmen, austauschbare Papiermotive und einen Editor im Browser, der die druckbaren Teile erzeugt.

Auf Instagram bin ich auf orosi.light gestoßen und wollte sofort selbst eine Schattenlampe bauen. Mich hat die Beziehung zwischen zwei Bildern gereizt: vorne etwas, das man wiedererkennt, und ein zweites Bild, das drumherum erscheint, sobald das Licht angeht. Mein erstes Paar waren Ellie und Joel aus The Last of Us.

Daraus wurde LumenCast. Ich wollte mehr als eine einmalige Form: einen Editor, in dem ich zwei Bilder platzieren, das Licht verschieben und das Ergebnis in Teile verwandeln kann, die sich wirklich drucken lassen. Die Inspiration stammt von orosi.light. Alles Weitere ist mein eigener Versuch, Geometrie, Druck und Montage in den Griff zu bekommen.

Die IdeeZwei Bilder, eine Lichtquelle

Eine kleine LED sitzt auf einem Stiel vor dem Motiv und leuchtet zurück in Richtung Lampe und Wand. Vier geformte Wände rund um die Front unterbrechen dieses Licht. Ihre Silhouetten setzen sich zum größeren Bild an der Wand zusammen. Das Frontbild ist das, was man am Objekt selbst sieht.

Man ist versucht, sich das wie die Projektion eines Fotos vorzustellen. In Wahrheit ist es eine Reihe sorgfältig platzierter Hindernisse. Verschiebt man die LED, ändert sich die Geometrie. Macht man eine Wand dicker, wirft sie mehr Schatten. Kommt ein Verbinder dazu, redet auch der beim Bild mit.

Der Browser wurde zur Werkbank: Bilder platzieren, Schwellenwert setzen und aufräumen, eine 3D-Vorschau der Montage und STL-Export. Die Vorschau musste aber die echten Teile verwenden, samt Wandstärke, Stützen und Halterungen. Das Zielbild einfach hinter das Modell zu legen, hätte überzeugend ausgesehen, ohne zu beweisen, dass die Lampe es tatsächlich werfen kann.

Erste PrototypenMit etwas Messbarem anfangen

Bevor ich mich an Gesichter und winzige Details gewagt habe, habe ich ein Messraster und einfache kammförmige Seitenwände gedruckt. Ein Zollstock, ein Schreibtisch und eine echte LED haben mir mehr verraten als ein weiteres hübsches Rendering. Der Test machte den rechteckigen Schatten in der Mitte, die Richtung des Lichts und den Einfluss der Befestigungskanten sehr deutlich.

Ein Teil des unerwünschten rechteckigen Schattens kam von der Konstruktion rund um das Bild. Wir haben die seitlichen Verbindungen nach außen verlegt und auf eine Befestigungskante hingearbeitet, die nicht über die Frontfläche hinaus nach vorne ragt. Die Konturwände mussten trotzdem in Richtung LED reichen: Genau diese Teile erzeugen das Bild.

Auch die Front selbst setzt eine Grenze. Eine undurchsichtige Platte blockiert Licht, also gibt es immer einen Bereich, den die Seitenwände nicht wie von Zauberhand ausleuchten können. Später bekam der Editor in der Ansicht zur Schattenplatzierung eine Einblendung der Front. Damit ließ sich ein Gesicht oder ein Kürbis viel leichter so anordnen, dass das Wichtige nicht hinter der Mitte der Lampe verschwindet.

Der Slicer war anderer MeinungEin zusammenhängendes Modell ist noch kein stabiler Druck

Atreus und Kratos waren ein guter nächster Test: wiedererkennbare Köpfe, eine Axt und jede Menge unangenehm schmale Konturen. Sie zeigten auch den Unterschied zwischen einem Detail, das im Bild erhalten bleibt, und einem, das als Kunststoff übersteht.

Manche Wände hatten schon vor dem Slicen isolierte Fragmente. Andere sahen im Modell verbunden aus, aber der Slicer konnte eine haarfeine Verbindung mit meiner 0,4-mm-Düse und rund 0,4 bis 0,45 mm Linienbreite nicht erhalten. Eine größere Konstruktion half, und die Standardfront wurde schließlich A5 mit 148 × 210 mm. Die Größe allein löste das Problem mit dem Zusammenhalt aber nicht.

Wir haben Verbindungen für Inseln und Prüfungen für schmale Durchgänge ergänzt. Dann zeigte ein Kürbismotiv ein anderes Problem: Ein großer äußerer Bereich konnte verbunden und druckbar sein und trotzdem an einem einzigen langen, dünnen Hals hängen. Der nächste Schritt waren kurze Querstreben über benachbarte Lücken, die solchen Bereichen einen zweiten Weg zurück in den Rest der Wand geben.

Jede zusätzliche Brücke verändert den Schatten. Ich habe stärker eingeschränkte Brückenrichtungen ausprobiert, auch solche entlang des Lichts, aber die ursprünglichen kurzen Stützen gefielen mir besser. Das Ziel wurde ein brauchbarer Kompromiss: die wichtigen Details behalten, die empfindlichen Teile verbinden und das zusätzliche Material in der Vorschau zeigen, statt seine Wirkung zu verstecken.

Ein Detailpinsel half festzulegen, welche Bereiche am wichtigsten sind, etwa der Kopf von Kratos oder der Umriss der Axt. Er gibt diesen Details Vorrang, kann aber keine Teile eines Zielbilds erscheinen lassen, die physikalisch nicht erreichbar sind.

Der WendepunktDas beste Frontmotiv kam nicht aus dem 3D-Drucker

Die ursprüngliche Front war ein gedrucktes Relief mit Filamentwechsel für das kontrastierende Bild. Das funktionierte, aber für ein neues Bild musste jedes Mal eine große Front neu gedruckt werden. Meine Atreus-Front kam im Slicer auf 102 g Filament und 4 Stunden 32 Minuten. Das ist viel Kunststoff und Druckzeit, nur um das Bild zu wechseln.

Also habe ich einen ganz normalen Papierausdruck auf eine wiederverwendbare Front gelegt. Atreus sah schon auf Papier gut aus. Damit musste nicht mehr jede Linie des Frontbilds gedruckt werden, Farbe wurde möglich, und ein Motivwechsel kostete deutlich weniger Zeit und Material.

Eine durchgehende wiederverwendbare Platte hatte trotzdem einen Haken: Ihr LED-Loch blieb immer an derselben Stelle. Brauchte das nächste Bild das Licht woanders, hätte ich die Front neu drucken müssen. Die Lösung war ein vollständiges Raster aus Aufnahmen. Die LED rastet an einer freien Position ein, und die Papiervorlage bekommt ihr Loch an genau derselben Stelle.

Die Wiederverwendung hat eine Grenze: Eine andere LED-Position verändert die Schattengeometrie, die Konturwände müssen also unter Umständen neu gedruckt werden. Die aufwendige Frontstruktur und der Rückrahmen können bleiben, solange Maße und Passungen kompatibel sind.

Schon das Halten eines Blatts Papier brauchte mehrere Anläufe. Eckhalter funktionierten nicht gut. Schräge Laschen waren in der Praxis nicht besser. Ich bin zu kleinen, flachen Lippen mit kurzem Überstand zurückgekehrt: 0,4 mm Spalt für das Papier, darüber eine 0,4 mm starke Lippe, also zwei Schichten bei 0,2 mm Schichthöhe. An jeder Kante sitzen zwei Laschen. Die Druckvorlage bekam außerdem eine dünne Schnittlinie und eine Option für ein halbes A4-Blatt, für Drucker, die randlos drucken können.

Den Schatten über das Bild weiterführen

Eine weitere Idee war, den Teil des Schattens, den die Front verdeckt, direkt aufs Papier zu drucken. Dieses dunkle Muster läge hinter der Figur auf der Front, ausgerichtet am Schatten an der Wand, sodass das größere Bild als geschlossene Komposition wirkt. Die Figur auf der Front und ihre eingeschlossenen hellen Flächen sollen dabei erhalten bleiben. Außerdem wollte ich eine Option mit umgekehrtem Schatten, um verschiedene Kontraste auszuprobieren. Das ist eine gestalterische Idee, die ich mit dem Papierdruck noch ausloten will.

Rückmeldung aus der PraxisKleine Passungen, viele Durchläufe

Der LED-Stiel hatte seinen eigenen Zyklus aus Passproben, vielversprechenden Drucken und Überarbeitungen. Eine Rastverbindung schien zu passen, dann erwiesen sich ihre kleinen Haken als zu zerbrechlich. Wir haben die Aufnahme vergrößert und die Haken verstärkt. Ein späterer Druck ließ sich schwerer einstecken als erwartet, also bekam der federnde Abschnitt wieder 1 mm Länge, die ich zuvor weggenommen hatte.

Deshalb entsteht die aktuelle Geometrie aus gemeinsamen Maßen für Stiel, Frontaufnahmen und Passproben. Ein Loch, das einer Formel folgt, und ein Zapfen, der der Formel von gestern folgt, sind ein hervorragender Weg, einen Abend zu verschwenden.

Die Software brauchte dieselbe Sorgfalt. Entwurfsnamen, eine Rückfrage vor dem Überschreiben, wiederherstellbare Revisionen und Revisionskennungen in den Downloads wurden wichtig, sobald mehrere fast identische Versionen auf der Festplatte lagen. Außerdem sollte jeder gesperrte STL-Download seinen Grund nennen, und die Papiervorlage sollte herunterladbar bleiben, während die langsamere 3D-Vorschau noch rechnet.

Hinter dem BildDie Rückseite so nützlich machen wie die Front

Die frühen Experimente liefen über ein Stromkabel. Für die Batterieversion habe ich einen Halter für vier AAA-Batterien mit Schalter hinter der Front eingesetzt, dessen Kabel nach oben zur LED läuft. Der Schalter zeigt zur Wand. Dafür musste der Raum hinter der Front wachsen, und Rahmen und Aufhängung mussten mehr leisten.

Eine Batteriebox hat außerdem einen Deckel, der sich bewegen lassen muss. Ein Rahmen, der diesen Deckel einsperrt, sieht ordentlich aus, bis die Batterien leer sind. Statt eine feste Box um den Batteriehalter zu bauen, bin ich zu einer separaten Stütze gewechselt, die von hinten in das Frontraster gesteckt wird.

Die nächste Überarbeitung trennte zwei Aufgaben, die die Röhren bis dahin gleichzeitig erledigt hatten: den Batteriehalter ausrichten und ins Aufnahmeraster passen. Vier kleine Anschläge legen jetzt den Innenraum von 63 × 48,5 mm fest, während die Röhren nach außen wandern können, bis sie auf ein passendes Lochpaar treffen. So kann auch ein Entwurf, der nicht A5 ist, denselben Batteriehalter verwenden.

Meine ältere, 135 × 180 mm große Bloody-x-Setup-Front hat kleinere 8,8-mm-Aufnahmen in einem 14-mm-Raster. Das neuere Raster hat Aufnahmen mit rund 10,1 mm im Abstand von 15 mm. Die anpassbare Halterung setzt ihre Röhren entsprechend 84 bzw. 90 mm auseinander. Die alte Front muss also nicht ersetzt werden, nur weil es einen neuen Standard gibt.

Der Rahmen bekam zusätzliche Rastpunkte oben und unten sowie einen glatten Stützzapfen unter der Öffnung für den Nagel. Die separate Batteriehalterung nutzt Außenröhren mit 17,9 mm und Steckzapfen mit 3,5 mm. Der aktuelle Referenzrahmen hat 18,8 mm Platz nach hinten. Diese Maße sind aus aufeinanderfolgenden Passversuchen entstanden, nicht daraus, dass auf der ersten Zeichnung schon jedes Maß gestimmt hätte.

Das Licht in die richtige RichtungLicht und Verdrahtung

Die Lichtquelle ist eine bedrahtete LED, die auf AliExpress als 0,5-W-LED verkauft wird. Im frühen Aufbau strahlte die LED größtenteils von der Wand weg, und die Kappe lenkte einen Teil des Lichts zurück. Für die spätere Anordnung habe ich die Beinchen der LED um 180 Grad umgebogen, sodass sie den Stiel hinunter in Richtung Motiv und Wand leuchtet. Diese tatsächliche Ausrichtung ist genauso wichtig wie die Position, an die der Editor das Licht setzt.

Für schnelle Tests lief die erste Version über ein Kabel und eine PENGLIN-USB-C-Buchsenplatine. Damit hatte ich einen kleinen, lötbaren Stromanschluss, während ich mich durch Optik und gedruckte Teile gearbeitet habe. Der Batteriehalter kam später dazu, damit die fertige Lampe ohne Kabel auskommt. Die USB-C-Platine ist nur ein Anschluss und regelt keinen LED-Strom.

Ich hatte auch einen einstellbaren Treiber ausprobiert. Flackern nach ein paar Minuten, leichte Erwärmung und ein Trimmer, der die Helligkeit nicht so veränderte wie erwartet, machten diese Phase verwirrend. Der Batterieaufbau verwendet einen 10-Ω- und einen 20-Ω-Widerstand in Reihe, zusammen also 30 Ω. Ich habe sie genommen, weil sie ohnehin herumlagen. Den Strom liefern vier normale AAA-Batterien, keine Akkus, der Schalter ist im Batteriehalter eingebaut. Die Widerstände sind direkt an der LED angelötet und dort isoliert; am Batteriehalter sitzen sie nicht. Über den zweipoligen Stecker lässt sich die LED-Baugruppe von den Batteriekabeln trennen.

Das dokumentiert meinen Aufbau und ist keine allgemeine Empfehlung für Widerstände. Die Belastbarkeit meiner übrig gebliebenen Widerstände und der zulässige Dauerstrom der LED sind hier nicht dokumentiert. Prüfe diese Werte und den tatsächlichen Strom, bevor du die Schaltung nachbaust.

Die 0,5-W-Angabe des Verkäufers ist keine Messung der Leistung dieser Lampe. Bei einer Schaltung mit Vorwiderstand hängt der Strom von der Batteriespannung, der Durchlassspannung der LED und dem Widerstand ab. Einen gemessenen Strom, eine Laufzeit oder eine thermische Belastbarkeit habe ich hier nicht ermittelt. Diese Werte sollte man auch nicht daraus ableiten, wie hell ein Foto aussieht.

Die tatsächliche HardwareWas verbaut ist

Das ist die Teileliste für die spätere Version mit Batterie und Papierfront. Die frühere USB-C-Testplatine steht weiter unten separat. Der einstellbare Treiber und die klare Hülse, die während der Entwicklung im Gespräch waren, gehören nicht zu diesem Aufbau.

Teil	Wofür ich es verwendet habe
1 × AliExpress-LED, verkauft als 0,5 W	Die Lichtquelle im gedruckten Stiel. Das AliExpress-Angebot, bei dem ich gekauft habe, in der 0,5-W-Variante.
1 × 10-Ω-Widerstand 1 × 20-Ω-Widerstand	Direkt an der LED in Reihe gelötet, zusammen 30 Ω, aus Teilen, die ich schon hatte. Die Belastbarkeit dieser übrig gebliebenen Widerstände ist nicht festgehalten.
1 × Halter für vier AAA-Batterien mit Schalter	Die geschlossene Bauform mit 63 × 49 × 16 mm, um die es beim Bau ging. Ursprüngliches Amazon-Angebot; die Packung enthält mehrere Halter, die Lampe nutzt einen.
4 × AAA-Batterien	Vier normale AAA-Batterien, keine Akkus. Die fotografierten Zellen sind von Amazon Basics und mit 1,5 V beschriftet.
1 × zweipoliges Steckerpaar mit Kabeln	Lyeteung-Steckerset PH 2,0 mm, verkauft als JST-PH-kompatibel mit 150 mm langen Kabeln in 22 AWG. Ein Steckerpaar trennt die Batterie von der Lampe.
Schrumpfschlauch und Lötzinn	Isolieren die Lötstellen an Widerständen und Kabeln. Die Kabel der Stecker reichen für die kurzen Verbindungen.
Lichtundurchlässiges Filament	Aufnahmefront, vier Konturwände, LED-Stiel und Kappe, Rückrahmen und Batteriehalterung. Schwarz für die Teile, die das Licht blockieren.
Druckerpapier und ein Drucker	Das austauschbare Frontbild, gedruckt in 100 % Größe mit Schnittlinie und LED-Öffnung.
Eine passende Wandbefestigung	Der Rückrahmen hängt an seinem Schlüsselloch. Wähle die Befestigung passend zur Wand und zur fertigen Lampe.

Früheres Teil für den Testaufbau: eine PENGLIN-USB-C-Buchsenplatine mit USB-Netzteil und Kabel für die erste Version mit Kabel. Für die Batterieversion oben wird sie nicht gebraucht.

Die Produktlinks dienen nur als Referenz und sind keine Affiliate-Links.

Aufgebaut auf Open SourceDer Code hinter der Lampe

LumenCast ist ein Modellierwerkzeug für den Browser, geschrieben in TypeScript. Der Weg von zwei Bildern zu einem druckbaren Bausatz verbindet ein paar hervorragende Bibliotheken mit der Projektions- und Drucklogik, die für dieses Projekt entstanden ist:

• React verbindet Bildeditoren, Maße und LED-Steuerung mit dem Zustand der Anwendung. Lucide liefert die Icons der Oberfläche.
• Three.js rendert die montierte Lampe und ihre Teile, mit einer Orbit-Steuerung zum Betrachten des Modells und einer Transform-Steuerung zum Verschieben des Lichts.
• Manifold ist die Geometrie-Engine. Ihr WebAssembly-Build macht aus Umrissen massive Teile und übernimmt die Vereinigungen, Schnittmengen und Schnitte für Konturwände, Aufnahmen und Halterungen.
• fflate packt die erzeugten Dateien direkt im Browser in das ZIP zum Herunterladen.

Die Geometrieberechnung läuft in einem nativen Web Worker, getrennt vom Haupt-Thread der Oberfläche. LumenCasts eigener Code kümmert sich um das Zusammenspiel von Zielbild, LED-Position und Seitenwänden und ergänzt danach Verbindungen für Inseln, Reparaturen schmaler Durchgänge und Querstreben. Die fertigen Teile speisen Vorschau und Export. Diese Unterscheidung war während des ganzen Projekts wichtig: Eine Geometriebibliothek kann einen Körper konstruieren, aber die Entscheidung, wo eine empfindliche Kontur eine weitere Brücke braucht, betrifft nur diese Lampe.

Vite übernimmt Entwicklung und Bündelung, und Vitest führt die automatischen Tests aus. Ein großes Dankeschön an alle, die diese Projekte pflegen und zu ihnen beitragen. Dank ihrer Arbeit konnte ich meine Zeit in Schatten, Papierfronten und echte Prototypen stecken, statt Renderer, Geometrie-Engine oder ZIP-Bibliothek von Grund auf selbst zu bauen.

Vor dem DruckenDIY-Schattenlampe: häufige Fragen

Welche Teile kommen aus dem 3D-Drucker?

Frontstruktur, vier Konturwände, LED-Stiel und Rückrahmen sind gedruckte Teile. Bei der Papierversion ersetzt ein ganz normaler Papierausdruck das gedruckte Frontmotiv; er liegt auf einem wiederverwendbaren Aufnahmeraster. LED, Widerstände und Batteriehalter sind separate Bauteile aus der Teileliste.

Kann ich das Bild wechseln, ohne eine neue Lampe zu drucken?

Eine kompatible Papierfront, der Rückrahmen und die Halterung lassen sich weiterverwenden. Ändern sich der Zielschatten oder die LED-Position, können neue Konturwände nötig sein. In meinem Atreus-Vergleich wog die wiederverwendbare Front 68 g statt 102 g für die Relieffront, also 34 g weniger beim ersten Druck. Spätere passende Papierwechsel sparen sich den Frontdruck ganz.

Woher kommen die STL-Dateien?

Der LumenCast-Editor berechnet für die gewählten Bilder, Maße und die LED-Position einen Bausatz und exportiert die STL-Dateien als ZIP. Öffne den öffentlichen LumenCast-Editor, um deinen eigenen Bausatz zu erzeugen. Geometrie und Export laufen im Browser.

Vom Figurenpaar zum WerkzeugWie es mit LumenCast weitergeht

Ellie und Joel waren der Funke. Atreus und Kratos wurden zu einem anspruchsvollen Geometrietest. Ein Geist und ein Kürbis haben die Papierversion weitergebracht. Die wiederverwendbare Front ist der Grund, warum ich immer neue Kombinationen ausprobieren will: Bild tauschen, LED-Aufnahme wählen, die passenden Wände drucken.

Die wichtigste Lehre war, den Entwurf immer wieder am echten Objekt zu prüfen. Ein abgetrennter Splitter im Slicer, ein Haken, der beim Einstecken bricht, eine Papierlasche, die durchhängt, oder ein Batteriedeckel, der sich nicht aufschieben lässt: All das sind Informationen, die der nächste Durchlauf braucht. Die brauchbare Version von LumenCast ist aus genau diesen Korrekturen entstanden.

Was noch auf meiner Liste steht

Als Nächstes möchte ich ausprobieren:

• LED-Kappe: die Abdeckung über der LED noch einmal überarbeiten und ihre Form an der echten Lampe testen.
• Eine durchsichtige Röhre: eine Acrylröhre ausprobieren oder klare Kunststofffolie, die zu einer kleinen Hülse um die LED gerollt wird.
• Akku und automatisches Licht: USB-C-Laden, einen Akku und einen ESP32 mit Umgebungslichtsensor ausprobieren, der die Lampe einschaltet, wenn es draußen dunkel wird, und wieder aus, wenn es hell ist.

Mehr Fotos vom Bau: das LumenCast-Album. Ursprüngliche Inspiration: orosi.light. Die Figuren zeige ich hier als Teil meiner privaten Bauprojekte; sie gehören ihren jeweiligen Urhebern.