Balestrina

Ciao a tutti! Sono riuscito a fare l’articolo che avevo promesso la scorsa volta, ovvero la replica di una balestrina funzionante completamente stampata in 3D. Per l’occasione l’articolo sarà diviso in due parti, nella prima mostro come sono arrivato ad avere il prototipo funzionante, mentre nella seconda mostrerò la versione completa. Quindi, se non siete interessati a tutto il lavoro di prototipazione, una volta letta l’introduzione potete direttamente saltare alla pagina 2. Inoltre la prima parte sarà più discorsiva anziché divisa in paragrafi come solito.
Purtroppo per il lavoro non ho il video della modellazione in quanto è stato un progetto sviluppato come try&error. Detto questo andiamo a vedere come ho creato la balestrina!

Introduzione

Prima di parlare del mio lavoro devo ammettere che questa non è proprio una mia idea originale, nel senso che ci avevo fatto un pensierino del tipo “sarebbe bello fare una balestra funzionante”, ma effettivamente non mi sono messo a svilupparla finché su Instagram non ho visto 3dyazici51 che ne aveva fatta una piccolina funzionante.
Quando l’ho vista ho cercato di capire come fosse fatta la sua e ho riscontrato alcune cose che non mi piacevano, cose che ho voluto modificare nel mio progetto. Non per togliere nulla al suo lavoro (che trovo sia molto bello) ho notato che per tenere uniti i pezzi ha utilizzato delle viti e in un paio di casi le punte fuoriuscivano dal modello. Questa cosa mi ha fatto storcere il naso in quanto delle punte di viti sporgenti son sempre pericolose, soprattutto per un modello che si vuole portare in giro da far vedere ad amici o peggio a un pubblico generico. Inoltre a meno di non creare dei fori appositi come sede per le viti, non si ha una vera riproducibilità, in quanto le viti sono inserite “a caso”. Questo potrebbe anche creare problemi nel caso un pezzo si dovesse rompere e debba essere sostituito, in quanto sarebbe difficile reinserire una vite nello stesso punto.
Detto questo, il mio progetto doveva ovviare a questi problemi, quindi utilizzando al più dei perni in plastica.
Questo racconto ci tengo a farlo perché mostra il vero lavoro che sta dietro a ogni progetto di questo tipo. Credo che non esista nessuno che riesca a realizzare una cosa del genere al primo colpo, a meno di non averla già vista e che si limiti a ricopiarla. Con questa prima parte voglio trasmettere il messaggio di non pretendere che un progetto esca subito, qualche tentativo è sempre necessario. E come ho già detto, se vi sentiti bloccati nella risoluzione di un problema, parlatene con qualcuno.

Il prototipo

Dopo aver studiato il modello su Instagram, ho capito che la balestra sarebbe dovuta essere composta da:

  • L’arco che tende la corda
  • Il corpo centrale, sul quale viene caricato il colpo
  • Un grilletto per sganciare la corda una volta tesa
  • Il manico per tenerla in mano comodamente
  • Un supporto per tenere fermo il dardo nel caso si inclini la balestra

Dato che non conosco, né posso misurare in casa le proprietà elastiche dell’arco (che dipendono da molti fattori tra cui forma, materiale e direi anche la percentuale di riempimento), la prima cosa che ho dovuto fare è stato studiare l’arco, quanto avrei potuto farlo grande, come attaccarlo al resto della balestra e quanto avrei potuto tendere la corda.
Per questo, prendendo come riferimento il lavoro di 3dyazici51 ho modellato due braccia separate e la parte frontale a cui sarebbero state attaccate:

Figura 1 – La prima versione dell’arco e del suo supporto

Osserviamo l’immagine: il foro centrale è creato come incastro con il resto del corpo. Ogni braccio presenta due fori e si può già vedere che in uno di questi è presente un pezzo che sostituisce le viti.
Appena stampata la parte frontale e un braccio, ho visto i fori e non sono stato più così sicuro che dei perni in plastica incollati avrebbero retto molto, avevo paura che si potessero staccare. Ho quindi preso in considerazione l’idea di usare viti e bulloni. In fondo i fori erano presenti ed essendo metallo avrebbero retto.
Dall’immagine non si può vedere, ma ogni foro ha un diametro di circa 2.5mm. Detto questo si capisce subito che il bordo del braccio in cui ci sono i fori è davvero piccolo (circa 1mm). Questo è un problema grave dato che quel punto dovrebbe reggere tutta la tensione quando si arma la balestra. Per testare se avrebbe retto, ho infilato un cacciavite in uno dei fori e ho applicato tensione al braccio, che si è rotto immediatamente.

Quindi ho apportato due modifiche: la prima è stata stampare le braccia come pezzo singolo anziché come due separati, la seconda di fare un unico foro per lato anziché due.

FIgura 2 – La seconda versione dell’arco e del suo supporto

Anche qui però ho riscontrato alcune criticità a livello strutturale. Per fare la prova ho inserito l’arco in una morsa e ho iniziato a fare leva sulle braccia. Come prima, anche questa volta l’arco si è immediatamente rotto, ovviamente all’altezza dei fori.
A questo punto mi sono bloccato un attimo. Se facendo i fori l’arco si spezza in ogni caso, significa che l’unico metodo è davvero mettere le viti senza fare i fori prima? Mentre stavo cercando di capire come fare, ne ho parlato con mio papà che mi ha detto “perché non lo fai a incastro? Gli fai un pezzo e l’arco lo incastri dentro”.
Effettivamente mi ero focalizzato troppo sui perni che non avevo pensato a questa possibilità, quindi ho ricreato il modello. Dopo questa modifica, ho anche lasciato perdere l’idea di utilizzare viti e bulloni.

Figura 3 – La terza versione dell’arco e del suo supporto

Fino a prima di finire la stampa la mia preoccupazione verteva sul fatto che se le misure non fossero state precise, l’arco avrebbe rischiato di spostarsi a causa di una eventuale tensione non omogenea della corda. Il pensiero però è sparito quando per inserire l’arco nella sede ho fatto estrema fatica: avevo azzeccato (di fortuna) le dimensioni, rendendo di fatto impossibile ogni suo eventuale movimento.
A questo punto, risolto il problema di come fare la parte frontale, dovevo capire quanto era possibile tendere l’arco e quindi decidere quanto tendere la corda, decidendo quanto sarebbe dovuto essere lungo il corpo centrale della balestra.
La forma di questo arco però ha creato dei problemi, infatti è sbagliata. Purtroppo non me ne sono accorto subito, ma solo dopo qualche tentativo, quando ho notato che non si tendeva come doveva e soprattutto si spezzava troppo facilmente. Ho provato variando spessore e riempimento ma i risultati sono stati sempre gli stessi.
Quindi mi sono messo a osservare molto attentamente le braccia dei riferimenti e mi sono accorto degli errori fatti. Il braccio corretto e funzionante ha questa forma

Figura 4 – Il confronto tra le due differenti versioni degli archi.

In questo modo l’arco si tende di più e non presenta evidenti rischi di rotture.
Trovata la forma adeguata per l’arco, ho quindi creato tutto il resto del modello.

Figura 5 – Il modello definitivo del prototipo della balestra

Questo è stato il lavoro più semplice di tutto e anche quasi immediato direi, dato che ho copiato il funzionamento dalle balestre vere: una scanalatura dove viene inserito il dardo, alla cui fine c’è una rientranza per agganciare la corda in tensione, e il foro per permettere a un perno di alzarla e quindi sganciarla.
Per il perno è sufficiente che possa muoversi in uno spazio compreso tra l’inizio e la fine della rientranza della corda, per permettere rispettivamente l’aggancio e lo sgancio di quest’ultima.
Si può vedere che l’asta che compone il grilletto ha due parti cilindriche che servono a tenerlo attaccato al resto del corpo. Queste stringono abbastanza da tenere tutto insieme grazie all’attrito, senza bisogno di altri supporti.

Figura 6 – I pezzi stampati del protipo,
prima di essere assemblati

Con questo il lavoro è finito. I pezzi stampati erano solo da assemblare e provare che tutto funzionasse come doveva, cosa che ha fatto.

Una parte che ho tralasciato nel prototipo è stato il manico, in quanto non era necessario per il funzionamento. Non è il massimo della comodità, ma il meccanismo funziona.

In queste immagini non è ancora presente la corda, che vedremo nel modello definitivo, ma vi dico subito che non viene tenuta tesa, ma morbida, per due motivi: il primo per evitare che una volta armata la tensione fosse eccessiva, la seconda è che questo è un giocattolino, non deve sfondare o fare male, quindi il colpo non deve essere forte.
Detto questo, quant’è la gittata e la potenza del colpo?
Per la gittata ho visto che arriva a circa 2-3m, mentre la forza del colpo non è eccessiva. Usando una matita come dardo, a questa si è rotta la punta, ma non ha creato nessun tipo di danno al bersaglio (in un caso il giubbotto protettivo di scherma e nell’altro dei libri colpiti per sbaglio).

A questo punto vi starete chiedendo: quant’è grande?
Ebbene, l’arco ha una lunghezza di circa 25cm, mentre il corpo è lungo circa 12cm (senza manico, ricordiamolo).

Figura 7 – Il prototipo della balestra assemblato

Conclusioni

Questo è quanto per il prototipo. Consapevole dei risultati sono potuto passare alla fase successiva, ovvero creare la balestra completa.

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Fede

Fondatore del sito e appassionato di stampa 3D. Mi piace creare principalmente miniature e ambientazioni per giochi gdr, oltre che piccoli gadget. Dal 2015 possessore di una prusa ephestus, tra un problema e l'altro stampo tutti i miei lavori.

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