Hårnålskurvor som en kula klarar

I modellskala är en riktig hårnålskurva alldeles för snäv: en kurva på 15 m i 1:45 000 är en tredjedels millimeter. Därför öppnas varje hårnålskurva upp till en U-sväng på omkring 1,3 kulbredder mätt i rännans mitt, och sträckan efter den flyttas i sidled med en hel svängs bredd. En stapel serpentiner veckas ut som ett dragspel, och om den är för lång för byggplattan kröker den sig lite. Där det fortfarande inte finns plats tas två intilliggande hårnålskurvor bort tillsammans (ett ben i stapeln försvinner) och sidan säger hur många: alltid parvis, så att resten av vägen fortfarande svänger åt samma håll. En mindre kula, en större byggplatta eller plattor behåller fler av dem.

En lutning som håller den rullande

Banan får en egen profil, skild från marken under den: alltid nedför, aldrig flackare än ungefär 2° (en stålkula på utskriven plast behöver så mycket för att övervinna rullmotståndet med lite marginal) och aldrig brantare än 7½°. Där den går under terrängen ligger den i en skärning; där den går ovanför ligger den på en vall, så att den går att skriva ut utan stöd. Terränghöjden ställs in så att rutten faller i genomsnitt omkring 3½°; du kan ändra båda.

Rullningen, simulerad

En massiv kula som rullar utan att glida accelererar med 5⁄7 av g·sin(lutning); resten av energin går till rotation. Emot det verkar rullmotståndet på lagerlinjerna (värre för små kulor), lite luftmotstånd och i kurvor friktionen när kulan rider upp på rännans sida. I en kurva lägger sig kulan där tyngdkraften och kurvans dragning balanserar, tan ψ = v²⁄(r·g); rännan doseras i snabba kurvor och ytterväggen höjs där kulan rider högt. Simuleringen flaggar ställen där kulan skulle stanna, flyga av ett krön eller rulla över en vägg, och planar ut eller gör banan brantare tills kulan når koppen.

Utskrift

• Skriv ut banan i en kontrasterande färg: i 3MF-filen är bana, terräng, vatten, målkopp och text separata delar.
• Ett slätt rännegolv är det viktigaste. Använd tunna lager på banan (sidan föreslår en höjd för din kula) eller strykning (ironing) på ovansidor.
• Inget stöd behövs: rännan är ett öppet U med väggar som lutar högst 20°.
• Terrängen är mest luft inuti; 8 till 10 % fyllnad räcker gott. Plattorna har hål för utskrivna styrstift.
• Skjut in grinden i de två spåren upptill, lägg kulan bakom den och lyft.

Vilken kula

Lagerkulor är runda på några tusendels millimeter och tunga för sin storlek, så de rullar rakt. Kromstål (ofta sålda som G25-lagerkulor) är billigt och mycket slätt men rostar om det hanteras mycket; rostfritt stål (AISI 420 eller 440) kostar lite mer och förblir blankt. Inställningen 16 mm passar en vanlig glaskula. En liten skivmagnet under målkoppen stoppar en stålkula med ett klick och håller kvar den.

Att tänka på

Simuleringen är en modell, med friktionsvärden för en typisk PLA-utskrift; varje skrivare, filament och kula är lite olika, och det är därför provbiten finns. Banan följer ruttens hårnålskurvor i ordning och på rätt sida, men inte dess exakta väg: den behöver plats som den riktiga vägen inte har. Målkoppen står där banan slutar. Tunnlar används aldrig: en rutt genom en tunnel kapas där tunneln börjar.