Montanha Russa impressa em 3D

Veja uma montanha russa funcional impressa em 3D no SOLIDWORKS World 2019

Invertigo, Steel Vengeance, Batman. Apesar de parecerem títulos de banda desenhada á primeira vista, são na realidade nomes de montanhas russas populares nos Estados Unidos da América, que alimentaram a paixão e interesse de Matt Schmotzer.

“Especializei-me em Engenharia Mecânica e trabalhei com computação Gráfica para a minha graduação na universidade Purdue,” Schmotzer recorda-se. “Apesar de ter feito alguns cursos para o software de design 3D CATIA, e utilizar o CATIA regularmente na Ford, a Escola de Engenharia mecânica exigiu que utilizasse o software de design 3D SOLIDWORKS para completar o meu projeto. Aprendi facilmente a trabalhar com o SOLIDWORKS devido á sua interface intuitiva e fácil de utilizar, e continuei a utilizar o SOLIDWORKS para o meu passatempo de construção de replicas de montanhas russas desde então”

Schmotzer, que agora tem um lugar no conselho consultivo do SOLIDWORKS 3D by Me da Dassault Systèmes, proporcionando informação sobre o que (hobbyists) pretendem ver num pacote de CAD 3D, começou a trabalhar na replica do Invertigo no início de 2017, com os anos de utilização de impressoras 3D no seu trabalho. “Sempre tive uma paixão por montanhas russas e a paixão de construir modelos com o objetivo de criar um modelo funcional á escala,” Schmotzer explica.” Com o software SOLIDWORKS e a tecnologia de impressão 3D, apercebi-me que tinha todas as ferramentas necessárias para criar replicas funcionais, modelar as peças no SOLIDWORKS e imprimindo-as em 3D a baixo custo, o que tornou o meu sonho de construir uma montanha russa na minha garagem, uma realidade.”

A Invertigo foi a primeira escolha de Schmotzer porque pretendia criar uma replica de uma montanha russa em que ele esteve, e precisava de uma disposição pequena de forma a poder criar a replica na sua garagem. Retirou o layout da Invertigo através do videojogo NoLimits Coaster Simulator 2 e exportou os pontos de coordenada xyz para um documento excel, que depois aplicou a escala pretendida para o SOLIDWORKS. Utilizou posteriormente o SOLIDWORKS para desenhar o perfil do percurso, estruturas de suporte, comboios, e estação de lançamento.

Apesar de modelar e imprimir em 3d os componentes da Invertigo ter sido relativamente simples, Schmotzer diz que conseguir que os comboios tivessem um percurso suave foi um desafio. “Os componentes foram fáceis de modelar e pôr á escala desejada, no entanto as físicas necessárias não escalam tão bem, a fricção e força por exemplo não são proporcionais,” Schmotzer salienta. “Por exemplo, um carro de uma montanha russa pesa entre 450 e 900 quilos e a replica pesa menos de 11 quilos. O maior desafio foi reduzir a fricção nas rodas de comboio, fazer com que as colinas de elevação funcionem corretamente numa montanha russa que funciona com gravidade, e minimizar a vibração dos carris para garantir que os carros completam o circuito sem saírem para fora do percurso.”

Schmotzer resolveu esta questão ao utilizar rolamentos especiais em cerâmica, substituiu o mecanismo de elevação de correntes por um magnético, e substituiu os carris impressos em 3D por tubo de plástico que colou á estrutura, sendo que algumas seções foram aparafusadas com apertos M2. A replica do Invertigo é feita de 33 seções separadas e está numa mesa com aproximadamente 1.2 x 2.4 metros. A Replica funcional estará em exposição no SOLIDWORKS World 2019 em Dallas.

Veja o vídeo para ver Matt a explicar o que o inspirou a criar replicas de montanhas russas.

Comemorando o Steel Vengeance, e enfrentando o Batman

A novidade sobre a replica do Invertigo chamou á atenção de muitos fãs de montanhas russas, incluindo a gerência de Cedar Point, que desafiou Schmotzer a criar uma replica da sua montanha russa mais recente: Steel Vengeance. Com a sua estreia no ano passado, o Steel Vengeance transformou o antigo Mean Streak num híper híbrido, uma montanha russa de madeira e aço que inclui uma descida de 90 graus com 62 metros, 4 inversões e 30 segundos de “voo”, mais que qualquer outra montanha russa no planeta. No entanto a replica a uma escala de 1.42 da Steel Vengeance em exposição em cedar point, é um modelo estático, não funcional, o projeto foi mesmo assim um desafio devido a impressão de 3500 peças em 3D com um sistema de suporte em basla complexo. “A Cedar Point deu-me os planos da montanha russa o que resultou no modelo mais fantástico de sempre,” Schmotzer nota que. “Não queriam uma atração funcional, apenas uma novidade para ter em exposição no lançamento da Steel Vengeance. No entanto aprendi muito ao criar estas replicas, aprendizagem que será aplicada no meu próximo projeto: Batman the Ride.”

Automatizando o SOLIDWORKS para criar as secções da pista.

Schmotzer foi capaz de reduzir o tempo de modelação e impressão 3D na replica do Batman the Ride ao utilizar a sua experiência das duas replicas anteriores para desenvolver uma abordagem mais sistemática, ao utilizar impressoras mais rápidas, e utilizando a aplicação aberta do SOLIDWORKS para automatizar a criação de secções da pista. “Com a Invertigo, cada uma das 33 secções demoraram 12 horas a imprimir, portanto a pista completa demorou cerca de um mês a imprimir,” Schmotzer destaca.

“Mas o que realmente acresceu ao tempo de projeto foi juntar as secções individuais no SOLIDWORKS,” Schmotzer acresce. “Tive de juntar á mão todas as secções do Invertigo, que demorou 3 semanas. Na montanha russa Batman the Ride, há 86 secções, mais do dobro que a Invertigo, então com a minha mulher que é programadora, criamos uma serie de macros em visual studio para automatizar o processo de união de seções. O que antes eram semanas de trabalho agora é um clique de botão, também aumentei o número de impressoras 3D de 6 para 10.”

Schmotzer diz que escolheu a montanha russa pois existe em vários locais nos Estados Unidos da América, e que, portanto, são mais fáceis de reconhecer que montanhas russas que estão apenas num local. “parte do que me faz gostar deste passatempo é que permite conhecer pessoas novas entusiastas e proporcionar entretenimento para outros,” Schmotzer diz. “Que melhor forma de atingir isso que construir replicas de montanhas russas eu muitas pessoas conhecem e adoram.”

Inspirando Designers de parques de diversões do futuro.

Schmotzer também quer utilizar o seu passatempo de criação de replicas de montanhas russas para inspirar os designers de montanhas russas e parques temáticos do futuro. É por isso que trouxe e mostrou a montanha russa invertigo durante uma visita com estudantes no curso “Theme park Engineering & Design” (TPED) em Purdue, onde Schmotzer está a trabalhar atualmente na sua pós-graduaçao em Engenharia Mecânica.

“Foi ótimo conhecer os estudantes do curso, e receber as suas questões,” Schmotzer diz. “Se o meu passatempo de criação de replicas de montanhas russas puder inspirar nem que seja um deles a seguir uma carreira na criação de montanhas russas, então estou a fazer algo certo. Eu simplesmente adoro montanhas russas e gosto de interagir com outros fâs”

O que se segue para Schmotzer? “O layout para o Millenium Force [em Cedar Point], a minha montanha russa favorita, está a meio, e já completei o design e componentes impressos da Magnum XL-200 [também em Cedar Point], outro favorito” Schmotzer diz. “Quem sabe quantas irei fazer nos próximos anos.”