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山路是如何變成滾珠軌道的
鋼珠能過的髮夾彎
在模型比例下,真實的髮夾彎實在太急:1:45,000 比例下 15 m 的彎道只有三分之一毫米。因此每個髮夾彎都會展開成一個 U 形彎,滑道中線處約 1.3 個鋼珠寬,彎後的路段橫向平移一整個彎的寬度。一串之字彎會像手風琴一樣展開;如果對列印平臺來說太長,就會稍微彎曲。如果空間仍然不夠,就會把兩個相鄰的髮夾彎一起去掉(之字彎中的一段被去掉),頁面會顯示去掉了幾個:總是成對去掉,這樣道路其餘部分的轉向依然不變。更小的鋼珠、更大的列印平臺或分塊列印能保留更多髮夾彎。
讓鋼珠持續滾動的坡度
軌道有自己的縱斷面,與下方的地面分開:始終下坡,坡度不小於約 2°(鋼珠在列印塑膠上需要這麼大的坡度才能克服滾動阻力,並留有餘量),也不大於 7½°。軌道低於地形時位於路塹中;高於地形時位於路堤上,因此無需支撐也能列印。地形高度的設定讓路線平均坡度約為 3½°;兩者都可以修改。
模擬滾動
無滑動滾動的實心球以 g·sin(坡度) 的 5⁄7 加速;其餘能量轉化為自轉。與之抗衡的有層紋上的滾動阻力(球越小越明顯)、少許空氣阻力,以及在彎道中沿滑道側壁上爬時的摩擦。在彎道中,鋼珠會停在重力與轉彎拉力平衡的位置,tan ψ = v²⁄(r·g);快速彎道的滑道會做出傾斜,鋼珠貼高行駛的地方外牆會加高。模擬會標出鋼珠可能停住、從坡頂飛出或越過牆壁的位置,並把軌道調平或調陡,直到鋼珠到達終點杯。
列印
- 用對比色列印軌道:在 3MF 中,軌道、地形、水體、終點杯和文字是獨立部件。
- 滑道底面平滑最重要。軌道使用細層厚(頁面會根據你的鋼珠建議層高),或對頂面使用熨燙。
- 無需支撐:滑道是開口的 U 形,側壁傾斜最多 20°。
- 地形內部大多是空的;8% 到 10% 的填充就足夠了。分塊上有用於列印定位銷的孔。
- 把閘門插進頂部的兩個槽裡,把鋼珠放在它後面,然後提起閘門。
用哪種鋼珠
軸承鋼珠的圓度誤差只有千分之幾毫米,而且相對體積來說很重,因此滾得很正。鉻鋼(常以 G25 軸承鋼珠出售)便宜又非常光滑,但經常用手摸會生鏽;不鏽鋼(AISI 420 或 440)稍貴一點,但能保持光亮。16 mm 設定適合普通玻璃彈珠。在終點杯下放一個小圓片磁鐵,鋼珠“咔噠”一聲就會停下並被吸住。
需要注意的地方
模擬只是一個模型,摩擦引數按典型 PLA 列印件設定;每臺印表機、每種耗材和每顆鋼珠都略有不同,測試件正是為此準備的。軌道按順序、在正確的一側經過路線上的髮夾彎,但並不完全沿原路:它需要真實道路所沒有的空間。終點杯位於軌道終點。從不使用隧道:經過隧道的路線會在隧道入口處截斷。
高程:AWS 上的 Mapzen Terrain Tiles(SRTM、GMTED2010、ETOPO1 等)。道路、步道、滑雪道和水體:地圖資料 © OpenStreetMap 貢獻者。更多3D 地圖禮物創意,或開啟 TerraPrinter 應用。