Устойчивость скульптуры и фигурки: центр тяжести и основание

Когда скульптура стоит в музее, её удерживает камень или бронза. Напечатанная фигурка из пластика гораздо легче: толчок стола или сквозняк опрокидывают её. Поэтому разговор об устойчивости начинается до печати, на этапе подготовки модели.

Центр тяжести и площадь опоры

Простое правило: объект стоит, если вертикаль из его центра тяжести попадает в контур опоры. Для фигурки опорой служат подошвы и пространство между ними; если фигурка на подставке, опорой становится вся площадь основания.

Проверить можно на модели: в Blender или Meshmixer центр тяжести показывается одной командой. На глаз: центр лежит примерно на 55–60 % высоты у человеческой фигуры, ближе к тазу.

Основание

Подставка — главный инструмент устойчивости. Размеры:

• Статичные позы: ширина основания 30–40 % от высоты фигурки;
• Динамичные позы: 50–70 % высоты;
• Толщина: 5–10 мм для малых фигурок, 10–20 мм для высоких;
• Форма: круг, прямоугольник со скруглёнными углами, постамент с табличкой.

Постамент можно сделать декоративным: имя, дата, эмблема. Подробнее о надписях — в статье «Шрифт для 3D-печати».

Штыри

Если фигурка опирается на подставку двумя точками, её закрепляют штырями. Штырь диаметром 3–5 мм вставляют в отверстия в стопе и подставке. Материал: латунь, сталь, карбоновый пруток. Отверстия печатают с зазором 0,2 мм и фиксируют клеем (цианоакрилат или эпоксидная смола). Глубина посадки в каждую деталь — не менее 10 мм при диаметре 4 мм.

Штыри нужны и внутри фигурки: если руки, ноги и голова печатаются отдельно, они стыкуются через штырь и клей, а не только по плоскости. Это прочнее в 3–5 раз.

Утяжеление

Лёгкая фигурка опрокидывается от прикосновения. Добавляют массу в подставку:

1. Печатают пустотелую подставку со съёмным дном.
2. Засыпают песок, дробь, гайки или мелкие металлические шайбы.
3. Закрывают дно крышкой или заливают эпоксидной смолой.

Для фигурки высотой 200 мм хватает 100–200 г утяжелителя. Магниты в подставке и стопе удерживают фигурку и позволяют снимать её для транспортировки.

Тонкие опоры

Ноги, щиколотки и шея — места, где пластик ломается чаще всего. Минимальный диаметр несущей ноги для FDM — 6–8 мм, для фотополимера — 3–4 мм. Если оригинал тоньше, ногу утолщают на 10–20 % и добавляют скрытый штырь. Для танцующих и бегущих поз обязательно используют подпорки в виде элементов декора: ткань, скала, тень.

Ошибки при масштабировании

При увеличении фигурки вдвое масса вырастает в восемь раз, а площадь сечения ног только в четыре. Поэтому крупные копии нужно пересчитывать: утолщать несущие элементы и увеличивать основание. При уменьшении тонкие детали (пальцы, складки) утолщают, иначе они не пропечатаются. Подробнее — в материале «Масштаб и пропорции фигурок».

Копии скульптур

Классические композиции (лежащая фигура, танцующая женщина, всадник) часто имеют сложный баланс. Для копии выбирают позу, которая устойчива сама, или обязательно дополняют подставкой. Копии произведений из общественного достояния воспроизводятся свободно, а права на современные произведения принадлежат автору.

Пример: фигура высотой 300 мм в наклонной позе

Женская фигура в наклоне вперёд, центр тяжести смещён за границу стоп на 25 мм. Решение: подставка 120×90 мм толщиной 10 мм со смещением фигуры назад, стальной штырь диаметром 4 мм в левой ноге, глубина посадки 20 мм в каждой детали. В подставку закладывают четыре стальные гайки М10, общий вес 120 г: центр тяжести переходит в зону основания. Разрез по талии даёт две секции, которые стыкуются штифтом и клеем, шов шпаклюют. Фигура стоит устойчиво на столе и не опрокидывается от лёгкого касания.

Если нужно сделать

Пришлите фото, эскиз или название скульптуры и желаемую высоту — рассчитаем основание и штыри, подготовим модель и напечатаем. Заказ — на странице «Фигурки персонажей», для окраски — «Покраска фигурок», стоимость — в калькуляторе.