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山路是如何变成滚珠轨道的
钢珠能过的发夹弯
在模型比例下,真实的发夹弯实在太急:1:45,000 比例下 15 m 的弯道只有三分之一毫米。因此每个发夹弯都会展开成一个 U 形弯,滑道中线处约 1.3 个钢珠宽,弯后的路段横向平移一整个弯的宽度。一串之字弯会像手风琴一样展开;如果对打印平台来说太长,就会稍微弯曲。如果空间仍然不够,就会把两个相邻的发夹弯一起去掉(之字弯中的一段被去掉),页面会显示去掉了几个:总是成对去掉,这样道路其余部分的转向依然不变。更小的钢珠、更大的打印平台或分块打印能保留更多发夹弯。
让钢珠持续滚动的坡度
轨道有自己的纵断面,与下方的地面分开:始终下坡,坡度不小于约 2°(钢珠在打印塑料上需要这么大的坡度才能克服滚动阻力,并留有余量),也不大于 7½°。轨道低于地形时位于路堑中;高于地形时位于路堤上,因此无需支撑也能打印。地形高度的设置让路线平均坡度约为 3½°;两者都可以修改。
模拟滚动
无滑动滚动的实心球以 g·sin(坡度) 的 5⁄7 加速;其余能量转化为自转。与之抗衡的有层纹上的滚动阻力(球越小越明显)、少许空气阻力,以及在弯道中沿滑道侧壁上爬时的摩擦。在弯道中,钢珠会停在重力与转弯拉力平衡的位置,tan ψ = v²⁄(r·g);快速弯道的滑道会做出倾斜,钢珠贴高行驶的地方外墙会加高。模拟会标出钢珠可能停住、从坡顶飞出或越过墙壁的位置,并把轨道调平或调陡,直到钢珠到达终点杯。
打印
- 用对比色打印轨道:在 3MF 中,轨道、地形、水体、终点杯和文字是独立部件。
- 滑道底面平滑最重要。轨道使用细层厚(页面会根据你的钢珠建议层高),或对顶面使用熨烫。
- 无需支撑:滑道是开口的 U 形,侧壁倾斜最多 20°。
- 地形内部大多是空的;8% 到 10% 的填充就足够了。分块上有用于打印定位销的孔。
- 把闸门插进顶部的两个槽里,把钢珠放在它后面,然后提起闸门。
用哪种钢珠
轴承钢珠的圆度误差只有千分之几毫米,而且相对体积来说很重,因此滚得很正。铬钢(常以 G25 轴承钢珠出售)便宜又非常光滑,但经常用手摸会生锈;不锈钢(AISI 420 或 440)稍贵一点,但能保持光亮。16 mm 设置适合普通玻璃弹珠。在终点杯下放一个小圆片磁铁,钢珠“咔哒”一声就会停下并被吸住。
需要注意的地方
模拟只是一个模型,摩擦参数按典型 PLA 打印件设定;每台打印机、每种耗材和每颗钢珠都略有不同,测试件正是为此准备的。轨道按顺序、在正确的一侧经过路线上的发夹弯,但并不完全沿原路:它需要真实道路所没有的空间。终点杯位于轨道终点。从不使用隧道:经过隧道的路线会在隧道入口处截断。
高程:AWS 上的 Mapzen Terrain Tiles(SRTM、GMTED2010、ETOPO1 等)。道路、步道、滑雪道和水体:地图数据 © OpenStreetMap 贡献者。更多3D 地图礼物创意,或打开 TerraPrinter 应用。