Серпантины, которые шарик пройдёт

В масштабе модели настоящий серпантин слишком тесен: поворот в 15 м при 1:45 000 — это треть миллиметра. Поэтому каждый серпантин раскрывается в разворот шириной около 1,3 шарика по середине жёлоба, а следующий за ним отрезок сдвигается вбок на ширину целого поворота. Стопка серпантинов раскрывается как гармошка, а если она слишком длинная для стола, слегка изгибается. Где места всё равно не хватает, два соседних серпантина убираются вместе (уходит один отрезок стопки), и страница сообщает, сколько, — всегда парами, чтобы остальная дорога поворачивала в ту же сторону. Шарик поменьше, стол побольше или плитки сохранят их больше.

Уклон, при котором шарик катится

У трассы свой профиль, отдельный от земли под ней: всегда вниз, никогда не положе примерно 2° (стальному шарику на печатном пластике нужно столько, чтобы с запасом преодолеть сопротивление качению) и никогда не круче 7½°. Где трасса идёт ниже рельефа, она лежит в выемке; где выше — на насыпи, чтобы её можно было напечатать без поддержек. Высота рельефа подобрана так, чтобы маршрут в среднем падал примерно на 3½°; оба значения можно изменить.

Качение в симуляции

Сплошной шарик, катящийся без проскальзывания, разгоняется с ускорением 5⁄7 от g·sin(уклона); остальная энергия уходит во вращение. Против этого действуют сопротивление качению по линиям слоёв (сильнее для мелких шариков), небольшое сопротивление воздуха и на поворотах трение при заезде на стенку жёлоба. В повороте шарик устанавливается там, где уравновешиваются сила тяжести и центробежная сила, tan ψ = v²⁄(r·g); на быстрых поворотах жёлоб имеет вираж, а внешняя стенка поднята там, где шарик заезжает высоко. Симуляция отмечает места, где шарик остановится, слетит с гребня или перескочит стенку, и делает трассу положе или круче, пока он не докатится до чашки.

Печать

• Печатайте трассу контрастным цветом: в 3MF трасса, рельеф, вода, финишная чашка и надписи — отдельные части.
• Важнее всего гладкое дно жёлоба. Используйте тонкие слои на трассе (страница подскажет высоту для вашего шарика) или разглаживание верхних поверхностей.
• Поддержки не нужны: жёлоб — открытая U-образная форма со стенками с наклоном не более 20°.
• Внутри рельеф в основном пустой; заполнения 8–10% вполне хватит. В плитках есть отверстия для печатных штифтов.
• Вставьте ворота в две прорези наверху, положите за них шарик и поднимите.

Какой шарик

Шарики от подшипников круглые с точностью до тысячных долей миллиметра и тяжёлые для своего размера, поэтому катятся ровно. Хромистая сталь (часто продаётся как подшипниковые шарики G25) дешёвая и очень гладкая, но ржавеет, если её часто трогать; нержавеющая сталь (AISI 420 или 440) чуть дороже и остаётся блестящей. Настройка 16 мм подходит для обычного стеклянного шарика. Небольшой дисковый магнит под финишной чашкой останавливает стальной шарик со щелчком и удерживает его.

Что стоит учитывать

Симуляция — это модель с коэффициентами трения для типичной печати из PLA; каждый принтер, филамент и шарик немного отличаются — для этого и нужен тестовый образец. Трасса проходит серпантины маршрута по порядку и с правильной стороны, но не по точному пути: ей нужно место, которого нет у настоящей дороги. Финишная чашка стоит там, где кончается трасса. Тоннели не используются никогда: маршрут через тоннель обрезается там, где тоннель начинается.