3D-prints voor blokken

Zeker iets voor een multihull

Drie jaar terug en na meer dan 28 jaar trouwe dienst waren de Gibb 7STA lieren op de bakstagen van Thundercat aan vervanging of toch minstens revisie toe. Natuurlijk waren ze niet meer nieuw te krijgen, laat staan losse onderdelen. Ook bij andere merken bestond geen geschikte vervanger dus ging Wim op zoek naar een alternatief.

Wim van Houdt

 

Originele bakstag setup Thundercat

De beslissing was snel genomen om over te stappen op een cascadesysteem met een grove en fijne regeling: 2/1 grof en 12/1 fijn. Omdat het op de Thundercat bovendeks allemaal niks mag wegen en vlot moet bewegen, ging ik dit opbouwen met Low Friction Ringen (LFR’s) i.p.v. klassieke blokken. Kogelgelagerde versies zouden vanwege de hoge belasting fors uitvallen – zowel het gewicht, de omvang als de aanslag op de portemonnee zag ik niet zitten…

Op een windstille dag in de vakantie van 2018 lagen we in de oude werkhaven van Bommenede op de Grevelingen. Ideaal moment om dunne dyneema lijntjes aan LFR’s te splitsen en testopstellingen te maken – altijd lastig om bij een cascadesysteem de lengte van de verschillende onderdelen te bepalen, zeker als het vaste eind niet echt vast is maar de grove regeling. Plots werd ik vanaf de steiger aangesproken door de buurman: “Heeft u deze al eens gezien?” In zijn hand een paar kleine blokjes van een mij onbekend merk waar als schijf een LFR gebruikt was, en als ‘as’ een dyneema loop die tevens de bevestiging van het blok was. De man stelde zich voor als Willem Six, de blokken bleken zijn eigen ontwerp te zijn, die hij dan ook nog eens thuis met zijn 3D-printertje gemaakt had. Korte samenvatting van de rest van de dag: tegen ’s avonds had ik een cascadesysteem grotendeels opgebouwd met 3D-geprinte blokken uit de reservevoorraad van Willem. Gratis en voor niks, hij was heel blij dat ik met hem mee wou testen…

Verschillende ontwerpevoluties naast elkaar

Intussen varen en testen we dus al ruim drie jaar met telkens nieuwere en betere versies van deze blokken. Willem gaat heel ver in de theoretische analyse van de krachten die in de blokken optreden en gebruikt deze info om in het online ontwerpprogramma Onshape de prints steeds maar te verbeteren. Alle ontwerpen zijn voor iedereen gratis op aanvraag beschikbaar en te gebruiken voor test- en ontwikkeldoeleinden. Heb je dus (een vriend met) een 3D-printer dan houdt niets je tegen om zelf te gaan experimenteren.

Succes

Na bijna vier jaar evolutie kan je stellen dat een groot deel van het experiment als succesvol mag bestempeld worden. Wij hebben dan ook het volste vertrouwen in de geesteskinderen van Willem, ook in kritische toepassingen zoals de bakstagen en grootzeilval. We hebben in die tijd flink wat dingen stuk getrokken – gewoonlijk door onze eigen stomme fout óf omdat we bewust de grenzen opzochten – maar nooit een kritieke breuk gehad. Dat kunnen we niet zeggen van het materiaal van de gekende merken dat we ‘aan de lichte kant’ gekozen hebben – daarvan hebben we letterlijk de stukken rond de oren weten vliegen… Het concept van één loop als as én bevestiging zorgt ervoor dat de verbinding heel blijft, ook al sneuvelen zowel huis als schijf. Dat is een hele geruststelling als je echt tot aan de grens van je materiaal wil gaan.

Toch is er nog steeds ruimte om te experimenteren: vertrekkend van het basisblok hebben wij bijvoorbeeld zelf al volgens eigen inzicht verschillende versies van hondsvot-blokken getest. Ook een blok met een ‘stijve’ bevestiging was succesvol. Dit hadden we nodig om met één hand het blok aan een snapshackle te kunnen vastklikken. Dat lukt met een gewone touwbevestiging nooit. Ook is wat betreft de ‘beste’ manier van splitsen nog geen duidelijke winnaar naar boven gekomen. Je kan bijvoorbeeld een dunne dubbele loop gebruiken, of een enkele iets dikkere.

Laatste nieuwigheden zijn twee- en drieschijfsblokken. Bij dit laatste staan de schijven niet op één lijn, maar telkens 120° verdraaid. Pas ontvangen van Willem en intussen reeds gemonteerd op de neerhaler van de Thundercat om dit seizoen uitgebreid te testen. We merken alvast dat de nieuwe 6/1-takel met deze blokken bij het uitlopen minder weerstand geeft dan de oude 8/1 cascade met LFR’s. Dat verwachtte ik eerlijk gezegd niet.

Waarom?

Waarom nu dergelijke blokken? Hoe zijn ze opgebouwd en hoe werken ze? Wat zijn de voor- en nadelen t.o.v. blokken en gewoon gebruikte LFR’s?

Ze zijn opgebouwd als, en zien er ook uit als, een modern blok: je hebt een huis, een schijf en een as. Hierbij hoort bovenaan uiteraard een bevestiging aan dek of mast. De schijf is een low friction ring (LFR), het huis een polycarbonaat 3D-print, en de as een loop uit kaal dyneema. Vandaar de Engelse naam en afkorting: ‘Rope Axle Block’ of ‘RAB’. Deze loop wordt ook gebruikt als bevestiging van het blok. Een 3D-geprinte insert houdt de loop op de juiste plek in de LFR en verlaagt de weerstand.

De onderdelen: huis, insert en LFR. Voeg een eindje dyneema toe en je hebt een blok

Low Friction Ring

Klassiek gebruik van een LFR – veel wrijving tussen schoot en ring

Bij normaal gebruik van een LFR gaat de hoofdlijn (bijvoorbeeld een schoot of val, normaal gesproken een lijn mét mantel) door het midden van de ring, de controlelijn (of het vast punt) zit rond de ring (in de groef) gesplitst. Meestal is dit kaal dyneema. De dikke, stugge en grove schoot plooit dus rond een kleine radius én schuift, steeds op dezelfde plaats, door de ring. Gevolg is extra weerstand (hoe groter de hoekverdraaiing en hoe kleiner de radius waarop de lijn draagt hoe erger), wrijvingsweerstand tussen schoot en ring en lokale warmteopbouw in de ring. In extreme gevallen (zoals bij een 2/1 grootzeilval) kan hier zelfs smeltschade op de lijn ontstaan.

Rope Axle Block

RAB: de dikke lijn draait haast zonder wrijving rond de LFR

Een RAB gebruikt de buitenzijde van de LFR net zoals de schijf van een gewoon blok: de schoot ligt in de groef. In principe verschuift hij niet en is er dus geen wrijvingsweerstand noch -warmte. De weerstand door de hoekverdraaiing is dezelfde als bij een blok, en door de grote radius vele malen minder dan bij een LFR. De as wordt gevormd door een loop in kaal (en dus glad) dyneema. Deze draagt nu op de kleine radius van de ring. Door de lage wrijvingscoëfficiënt van dyneema zal de ring nu rond de loop draaien. Er wordt beduidend minder warmte ontwikkeld, én deze wordt verspreid over de volledige ring.

Enorm verschil met een blok is wel de afmeting en de kracht die ze kunnen opnemen en toch nog soepel lopen. Moderne lijnen met dyneema kern of kaal dyneema zonder mantel zijn zo sterk dat de meeste blokken die enkel op lijndiameter gekozen worden véél te zwak zijn. De RAB’s zijn haast zo sterk als de gebruikte loop, typisch twee keer de sterkte van de gebruikte lijn. Dit is gewoonlijk méér dan de schoot die erdoor loopt – een enorm voordeel. Je hebt bijvoorbeeld een blokje met een 30 mm schijf dat bij meer dan een ton belasting op een 6 mm lijn nog steeds soepel loopt.

De voordelen

  • Het gewicht en de afmetingen: merkbaar minder dan een gewoon blok voor dezelfde lijndiameter, een flink stuk minder dan een blok met dezelfde sterkte.
  • De belastbaarheid: veel hoger dan een gewoon blok, zowel statisch als dynamisch.
  • De prijs: je kan ze heel goedkoop zelf (laten) printen en de loop splitsen, een fractie van de prijs van een geschikt alternatief uit de catalogus van de gekende topmerken.
  • De veiligheid: ook al breekt de print, de LFR blijft als blok functioneren.
  • De efficiëntie: onder zware belasting lopen ze nog steeds verrassend licht.
  • De gebruiksvriendelijkheid: door de kleinere afmetingen, het ontbreken van metalen delen aan de buitenkant en het lage gewicht is er veel minder gevaar voor kwetsuren en beschadigingen – denk hierbij aan bakstagblokken die typisch op hoofdhoogte rondzweven.
  • Het onderhoud: is beperkt tot controle van de loop, vervangen hiervan is eenvoudig.
  • Als degelijke noodherstelling te gebruiken: je hebt een minimum aan reservemateriaal nodig om ter plekke en in geen tijd een betrouwbaar vervangblok te maken voor 90% van de blokken die je aan boord hebt.
  • De funfactor: we doen dit niet alleen omdat het resultaat beter is dan wat er in de watersportzaak op de plank ligt, maar ook (vooral?) omdat het kan en omdat het leuk is…
  • De looks: Als verrassing hebben we ooit een reeks blokken gekregen waar onze scheepsnaam Thundercat in reliëfletters op stond. Ook zou je bijvoorbeeld de kleur van de print kunnen aanpassen. Pas dan ook de kleur van de loop aan en je hebt een echte eyecatcher.

De nadelen

  • De huidige ontwerpen zijn afgestemd op de LFR’s van Premium Ropes en Antal. Andere merken hebben afwijkende maten en passen niet in de 3D-prints. Aanpassen van het ontwerp is echter niet moeilijk: na opmeten van de ringen moeten er enkele parameters in het printprogramma aangepast worden.
  • Niet iedereen heeft al een 3D-printer naast de pc staan. Maar in elke stad vind je wel een printshop die er één heeft…
  • Het printproces is best kritisch. Het printmateriaal (filament) stelt hoge eisen aan de printer en vraagt gespecialiseerde luchtdichte opslag. We hebben ooit één zending slechte huizen gekregen, die braken soms al bij het samenbouwen van het blok. Oorzaak bleek – na een hele tijd zoeken – een losgetrild M2-boutje in de printer te zijn… Willem Six heeft echter uitgebreide ervaring met dit printen en is meer dan bereid om deze te delen. Bovendien zijn printers in de laatste vier jaar een stuk goedkoper en eenvoudiger in het gebruik geworden; en de ontwikkeling staat niet stil.
  • Bij hele grote lengtes door te halen lijn aan hoge snelheid warmt de LFR toch nog flink op en de loop zou hierdoor beschadigd kunnen worden. Dergelijke omstandigheden komen vermoedelijk zelfs op een flinke multihull niet voor.
  • Het splitsen is meestal ‘trial & error’ om de juiste looplengte te vinden. Uit eigen ervaring weet ik dat er bij gelijke (nominale) diameter van kaal dyneema er flinke verschillen kunnen zitten tussen de verschillende merken. Dit vertaalt zich in nét even andere maten voor op identieke wijze gemaakte splitsen.
  • Verzekering: onduidelijk of schade aan lopend en staand wand gedekt zal worden.

Waar kun je ze gebruiken

Op een moderne multihull haast overal: wij zitten typisch met hoge belastingen, en we willen minimaal gewicht, windvang en wrijving. Zeker in combinatie met kaal dyneema of verjongde lijnen zijn voldoende sterke gewone blokken buiten verhouding groot. Bovendien kan bij een dergelijk blok het dunne dyneema klem komen tussen wang en schijf van het blok – de speling is hier afgestemd op een lijn die minstens dubbel zo dik is. Dus prima te gebruiken op bakstagen, als schootblokken voor fok, spi en screecher, barberhaulers, takels voor neerhaler, mastrotatie, cunningham, valblokken, enzovoort.

Wil je na het lezen van dit artikel meer weten over de mogelijke toepassingen of het (laten) printen dan kan je altijd contact nemen met Willem Six (e-mail) of een kijkje komen nemen op de Thundercat, gewoonlijk ergens in Zeeland te vinden.