Haarspeldbochten die een kogel kan nemen

Op modelschaal is een echte haarspeldbocht veel te krap: een bocht van 15 m op 1:45.000 is een derde millimeter. Daarom wordt elke haarspeldbocht opengetrokken tot een U-bocht van zo'n 1,3 kogelbreedte in het midden van de geul, en het stuk erna schuift een volle bochtbreedte opzij. Een reeks haarspeldbochten gaat open als een accordeon, en als die te lang is voor het bed, buigt hij een beetje om. Waar er nog steeds te weinig ruimte is, worden twee naburige haarspeldbochten samen weggehaald (één stuk van de reeks verdwijnt) en de pagina zegt hoeveel: altijd per paar, zodat de rest van de weg nog dezelfde kant op draait. Een kleinere kogel, een groter bed of tegels behouden er meer.

Een helling die hem laat rollen

De baan krijgt een eigen profiel, los van de grond eronder: altijd bergaf, nooit vlakker dan zo'n 2° (een stalen kogel op geprint kunststof heeft zoveel nodig om de rolweerstand ruim te overwinnen) en nooit steiler dan 7½°. Waar hij onder het terrein loopt, ligt hij in een ingraving; waar hij erboven loopt, op een dijk, zodat hij zonder support printbaar blijft. De terreinhoogte wordt zo ingesteld dat de route gemiddeld zo'n 3½° daalt; je kunt beide aanpassen.

Het rollen, gesimuleerd

Een massieve kogel die zonder slippen rolt, versnelt met 5⁄7 van g·sin(helling); de rest van de energie gaat in de draaiing. Daartegenover staan rolweerstand op de laaglijnen (erger bij kleine kogels), een beetje luchtweerstand, en in bochten de wrijving van het oprijden tegen de zijkant van de geul. In een bocht komt de kogel tot rust waar zwaartekracht en de trek van de bocht in evenwicht zijn, tan ψ = v²⁄(r·g); de geul helt in snelle bochten en de buitenwand is verhoogd waar de kogel hoog rijdt. De simulatie markeert plekken waar de kogel zou stilvallen, van een kam zou vliegen of over een wand zou rijden, en maakt de baan vlakker of steiler tot hij het bakje haalt.

Printen

• Print de baan in een contrasterende kleur: in de 3MF zijn de baan, het terrein, water, finishbakje en tekst losse onderdelen.
• Een gladde geulbodem is het belangrijkst. Gebruik fijne lagen op de baan (de pagina stelt een laagdikte voor je kogel voor) of ironing op de bovenvlakken.
• Geen support nodig: de geul is een open U met wanden die hooguit 20° hellen.
• Het terrein is vanbinnen grotendeels lucht; 8 tot 10% infill is ruim voldoende. Tegels hebben gaten voor geprinte uitlijnpennen.
• Schuif het hek in de twee sleuven bovenaan, leg de kogel erachter en til op.

Welke kogel

Kogellagerkogels zijn rond tot op enkele duizendsten van een millimeter en zwaar voor hun formaat, dus ze rollen zuiver. Chroomstaal (vaak verkocht als G25-lagerkogels) is goedkoop en zeer glad, maar roest als je het veel aanraakt; roestvrij staal (AISI 420 of 440) kost iets meer en blijft glanzend. De instelling van 16 mm past op een gewone glazen knikker. Een kleine schijfmagneet onder het finishbakje stopt een stalen kogel met een klik en houdt hem vast.

Om rekening mee te houden

De simulatie is een model, met wrijvingswaarden voor een gangbare PLA-print; elke printer, elk filament en elke kogel is een beetje anders, en daarvoor is het teststuk. De baan volgt de haarspeldbochten van de route op volgorde en aan de juiste kant, maar niet het precieze pad: hij heeft ruimte nodig die de echte weg niet heeft. Het finishbakje staat waar de baan eindigt. Tunnels worden nooit gebruikt: een route door een tunnel wordt afgebroken waar de tunnel begint.