Modulaarinen origami

Muutama kuukausi sitten kävin luovan origamin lounastilaisuudessa, jonka järjestivät jotkut ihanat ihmiset $WORK:ssä. Olin nuorempana tehnyt origameja jonkin verran, mutta enimmäkseen vain sammakoita ja kurkia, jotka ovat sittemmin auttaneet minua viettämään aikaa valvoessani tenttejä. Tällä lounastilaisuudella minulle kuitenkin näytettiin, miten modulaarisia origameja tehdään. Siinä tehdään paljon (yleensä melko yksinkertaisia) origamin osia, joita voi sitten liittää toisiinsa isommiksi rakennelmiksi.

Lähdin iltapäivällä kotiin yksinkertaisen 12-osaisen Sonobe-pallon kanssa ja olin hyvin tyytyväinen itseeni.

Modulaarinen origami aloittelevalle tasolle: 12-osainen Sonobe-pallo. Matemaattisesti se on kumuloitu oktaedri; käytännöllisesti katsoen se vaatii 12 arkkia neliönmuotoista paperia ja noin tunnin verran aikaa.

Tästä eteenpäin asiat ovat pikemminkin eskaloituneet.

Välillä pyöritän nyt itse joitakin näistä lounastilaisuuksista ja minulta on kysytty useaan otteeseen Twitterissä, miten teen nättejä juttuja, joita twiittailen jatkuvasti, ajattelin, että olisi hyödyllistä koota pikaopas (tai ainakin linkkifarmi)..

Sonobe-yksiköt ovat erittäin helppoja taittaa, melko anteeksiantavia, ja niistä voi tehdä kuution (6 yksikköä), kumuloidun oktaedrin (12 yksikköä), kumuloidun ikosaedrin (30 yksikköä) ja eräänlaisen katkaistun ikosaedrin (90 yksikköä, periaatteessa piikikäs jalkapallo). Ne ovat aika hyvä johdanto yleisiin periaatteisiin:

Sonobe-perhe: 90, 30, 12, 6 ja 3 yksikköä. Tuo 3-yksikköinen on trigonaalinen kaksoispyramidi, mutta tuskin lasketaan! Nämä kaikki on tehty alla mainitulla hieman muunnellulla yksiköllä. 90-yksikköinen on suurin Sonobe, joka on IMHO todella tekemisen arvoinen: noin 3 tunnin työ

30-yksikköisellä pallolla on ikosaedrin (tai dodekaedrin) symmetriat. Kun olet oppinut rakentamaan tuon objektin Sonobe-moduuleista, olet periaatteessa oppinut rakentamaan minkä tahansa 30-yksikköisen modulaarisen origamipallon: niissä on useimmiten kyse 30 reunayksikön sijoittamisesta kolmen ryhmän ryhmiin muodostaen dodekaedrin 12 viisikulmaista pintaa (tai vastaavasti/vaihtoehtoisesti sijoittamalla ne viiden ryhmän ryhmiin muodostaen ikonosaedrin 20 kolmikulmaista pintaa – erona on enimmäkseen perspektiivi).

Sonobe-yksiköistä muodostettu kumuloitu ikosaedri:

Sonobe-yksiköistä voi (uudelleen)keksiä monia muunnelmia lisäämällä takataittoja, jotka paljastavat paperin toisen puolen, tai tekemällä välilehdistä kapeampia kuin taskuista, mikä antaa monimutkaisemman ulkoasun.

Hieman muunnelluista Sonobe-yksiköistä tehty kumuloitu ikosaedri

Vaikka 90-yksikköinen rakenne on varsin vakaa, seuraavaksi korkeampi (270 yksikköä) taipuu notkistumaan oman painonsa alla ajan mittaan, mutta tuossa vaiheessa tuntui siltä, että sellaisen tekeminen oli jo itsestäänselvyys.

9 tuntia rakentamista, plus hieman suunnittelua. Tässä käytetään duopaperia, joka on värjätty molemmin puolin, ja muunneltua Sonobe-yksikköä, jossa on käänteinen taitos, joka paljastaa paperin toisen puolen jokaisessa moduulissa.

Sonobe-yksiköt voidaan koota myös nurinpäin, jolloin saadaan sisäänpäin kumuloituja polyederejä…

Viimeisten yksiköiden saaminen sisään käänteisellä pallolla (vasemmalla) on hankalaa…

…ja ne voidaan myös koota pareittain ja koota sitten piikkipintaiseksi pentakisdodekaedriksi…

Pentakisdodekaedri, jonka käänteinen Sonobe-yksikkö näyttää paperin toisen puolen.

…ja muita rakenteita.

Ylläoleva sivusto kuvaa tätä rhombiseksi triakontaktaedriksi, mutta olen melko varma ettei se sitä ole. En ole kuitenkaan varma, mikä se oikeastaan on. On sekä värinmuutos että yksiköt on koottu ”sisältä ulospäin”, jotta se olisi sisäänpäin kumuloitunut.

Seuraava yksikkö, jota kokeilin, oli Penultimate edge -yksikkö (Robert Nealille omistettu), jolla voi tehdä rautalankadodekaedrin, kuten stand-up-matemaatikko Matt Parker esitteli. Tämän alayksikön muita variaatioita voidaan käyttää melkein minkä tahansa muun rautalankapolyedrin tekemiseen.

Dodecahedron. Yritin käyttää tylsää värillistä paperia tähän, mutta pidin lopputuloksesta lopulta aika paljon!

Thomas Hullin PhiZZ-reunayksikkö tekee samankaltaisia rautalankarakenteita, mutta moduulit sopivat tiiviimmin toisiinsa ja tuloksena syntyvät rakenteet ovat paljon kestävämpiä kuin toiseksi viimeisimmillä moduuleilla saadut.

Lyhennetty ikosaedri – tämä on periaatteessa jalkapallon muoto (12 viisikulmiota, joita ympäröivät kuusikulmiot) ja myös joidenkin virusten kapsidien muoto.

Voit tehdä myös väriä vaihtavia muunnelmia Lewis Simonin koristelulaatikoissa esitetyllä tekniikalla.

PHiZZ-yksiköistä tehty dodekaedri, jossa on värinvaihto.

Dodekaedriin/ikosaedriin perustuvissa rakenteissa, jotka on tehty reunayksiköistä, voi aina tyytyä käyttämään vain kolmea väriä eikä koskaan kaksi samanväristä palaa saa koskettaa toisiaan. Tämä johtuu siitä, että voit piirtää hamilttilaisen piirin dodekaedrille: se on polku kärkipisteestä kärkipisteeseen, joka käy jokaisessa kärkipisteessä vain kerran ja joka palaa takaisin sinne, mistä se alkoi. Voit esittää tämän 2D:nä Schlegelin diagrammilla.

Hamiltonin piiri Dodekaedrin Schlegel-diagrammin kautta . Punaiset ja violetit reunat muodostavat Hamiltonin piirin; harmaat reunat ovat se, mitä jää jäljelle. Huomaat, että jokaisella pisteellä on yksi jokaisesta kolmesta värillisestä reunasta. Kaavio on dodekaedrin projektio: kuvittele, että otat dodekaedrin rautalankamallin ja valotat sen läpi taskulampulla: Schlegelin kaavio on 2D-varjo, jonka tämä 3D-polyedri heittää seinälle. On melko helppoa selvittää, mikä reuna 2D-diagrammissa vastaa mitä reunaa rakennettavassa kappaleessa.

Jos värität Hamiltonin piirin vuorottelevat reunat kahdella valitsemallasi värillä ja loput reunat kolmannella värillä, vältyt väriristiriidoilta. Opin tämän vasta sen jälkeen, kun aloin tehdä näitä rakenteita, joten kaikissa niissä ei ole tätä optimaalista väritystä! Sama kolmen värin sääntö pätee myös muihin platonisiin kappaleisiin ja myös typistettyyn ikosaedriin.

Francesco Mancinin tähtireikien kusudamassa käytetään samanlaista moduulia kuin PHiZZ:ssä, mutta hieman taaksepäin taivutettuna, mikä antaa hienon 3D-tähti-efektin. Tämä on dodekaedrin muotoinen (30 yksikköä), mutta 90-yksikköinen typistetty ikosaedri pitäisi myös olla mahdollinen.

Tähtireiät-dodekaedri.

UPDATE: kyllä, se on mahdollista 🙂

Star-holes truncated icosahedron

Lewis Simonin ja Bennett Arnsteinin kolmioreunayksikön avulla voidaan tehdä erittäin hienoja tilkkutäkkityyppisiä tetraeedereitä, oktaeedereitä ja ikosaeedereitä.

Ikosaedri.

Niiden kokoaminen on hieman hankalaa, mutta rakentamisen jälkeen ne ovat hyvin kestäviä. Samanlainen tilkkutäkki-efekti dodekaedrille saadaan aikaan M. Mukhopadhyayn sateenvarjomoduulilla; Sonobe-yksiköillä voidaan tehdä analogisia Battenberg-kakun tyylisiä kuutioita.

Battenberg-kakku-platoniset kappaleet. Dodekaedri tehdään sateenvarjoyksiköistä; kuutio Sonobesta. Tetraedri, oktaedri ja ikosaedri valmistetaan kaikki kolmion reunamoduuleista.

Yksinkertaisen tasakylkisen kolmion yksikköä (joka on eri tavoin liitetty M. Mukhopadhyaylle, Jeannine Moselylle ja Roberto Morassille) voidaan käyttää pienten ja suurten tähtimäisten dodekaedrien valmistamiseen.

Suuri (vasemmalla) ja pieni (oikealla) tähtimäinen dodekaedri.

Pieni tähtimäinen dodekaedri on erityisen miellyttävä, ja siitä saa melko kestävän koristeen, jos se tehdään foliopaperista.

Joulukoristeet

Suuri tähtikuvioitu dodekaedri voidaan tehdä samasta alayksiköstä, mutta se on hankalampi rakentaa, koska välilehden täytyy kiertyä taskuun, joka on osittain seuraavan välilehden sisällä. Käytin tämän rakentamiseen neulakärkisiä pihtejä, enkä ole vieläkään kauhean tyytyväinen lopputulokseen.

Kontrasti pätee Paolo Bascettan tähtimoduuliin, joka tekee hienon suuren tähtimäisen dodekaedrin, mutta melko *eh* pienen tähtimäisen. Tämä moduuli tarvitsee duopaperia (eli paperia, joka on värjätty molemmin puolin) saadakseen parhaan vaikutuksen.

Suuri (vasemmalla) ja pieni (oikealla) tähdistetty dodekaedri.

Dave Mitchellin Electra-moduulilla voidaan tehdä ikosidodekaedri: se on epätavallinen sikäli, että kukin moduuli vastaa yhtä rakenteen kärkeä: tähän asti kuvatut reuna-yksilöt yhdistyvät toisiinsa muodostaen kunkin kärkeen.

Ikosidodekaedri tehty Electra-moduuleista

En ole kovin tyytyväinen Void kusudamaani (Tadashi Mori): Olisi pitänyt käyttää duopaperia, mutta se oli todella hankala koota. Ehkä jonain päivänä. Se on yksi harvoista rakenteista täällä, joka on palannut alkuperäiseen oktaedri/kuutio 12-yksikköiseen rakenteeseen. En ole varma, olisiko 30-yksikköinen versio vakaa.

Octahedral void

UPDATE: Joo, en usko että 30-yksikköinen versio on toteutettavissa. Mielestäni yksiköt ovat liian leveitä mahtuakseen oikeasti ikosaedriin: En saanut sitä onnistumaan edes liimalla, joten en usko, että kyse on vain vakausongelmasta. Tein kuitenkin paremman 12-yksikköisen version, jossa käytin duopaperia ja jossa ulkoreunaan tehtiin pieni käänteinen taitos, jotta toinen väri tulisi kunnolla esiin, ja olen siihen melko tyytyväinen:

Octahedral void (modified)

Tomoko Fusèn pienet kilpikonnamoduulit ovat äärimmäisen joustavia: niistä voi tehdä melkein minkä tahansa polyedrin, joka koostuu säännöllisistä monikulmioista. Koska läpät ovat kuitenkin vain yhden paperikerroksen paksuisia, ne eivät sovi hirveän tiukasti yhteen, joten olen havainnut ne riittävän kestäviksi vain pienempien rakenteiden tekemiseen ilman liiman apua. Liiman avulla olen kuitenkin tehnyt rhombikosidodekaedrin, joka on siisti, koska se rakentuu viisikulmioista, kolmioista ja neliöistä (eli kaikista platonisista kappaleista löytyvistä monikulmioista)…

Mahdoton tavata rhombikosidodekaedri.

…ja myös pari snub-kuutiota, jotka ovat vielä mielenkiintoisempia, koska snub-kuutiossa on kaksi ei-superimpositiivista peilikuviota, kuten kädet, aminohapot ja amfetamiinit.

Snub-kuutiot: vasen- ja oikeakätiset enatiomorfit.

Löysin Maria Sinayskajan Etna kusudaman Meenakshi Mukerjin Exquisite Modular Origami -kirjasta. Se on todella nätti malli, ja kestävä kun se on koottu, mutta se voi olla hieman fally-aparty rakentamisen aikana: Käytin hyvin pieniä vaatetappeja pitämään sitä kasassa, kun tein sitä.

Etna kusudama.

Meenakshi Mukerjin viidestä oktaedrista koostuva yhdistelmä (Dennis Walkerin inspiroimana) on myös hieman fally-aparty, mutta pidän siitä, koska – toisin kuin monissa näistä malleista – se on aidosti monitahokas, eikä jotain sellaista, jossa pitää siristellä rautalangan reikiä ja kuvitella sinne kasvoja.

Viiden oktaedrin yhdistelmä. Tässä näkyy helposti keltainen oktaedri: kuudes piikki on mallin alla; muut neljä väriä ovat samalla tavalla lomittuneet.

Viisi lomittunutta tetraedria on itse asiassa paljon helpompi tehdä kuin miltä ne näyttävät. Francis Owin 6 asteen moduulit itsessään on helppo taittaa, ja kärkipisteet ovat paljon kestävämpiä kuin miltä ne näyttävät. Vaikeinta on saada moduulit liitettyä toisiinsa oikealla tavalla. Olen onnistunut siinä kahdesti, mutta vain tuijottaessani YouTube-videota ja suorittaessani päässäni erilaisia ”violetti = vihreä” -jumppia.

Viiden tetraedrin yhdistelmä – juhlakappale.

Michał Kosmulskin sivulla on paljon ihania kuvia, ohjeita ja inspiraatiota. Löysin sieltä Tung Ken Lamin blintzin ikosadodekaedrin (hyvitetään myös Francesco Mancinin UVWXYZ intersecting planes -mallina). Siinä on sama symmetria kuin yllä olevassa Electra-ikosadodekaedrissa, mutta kuusi toisiaan leikkaavaa viisikulmiota näkyy selvemmin. Molemmilla on sama perusrakenne kuin Hobermanin pallolla – sillä tiedemessuilla rakastetulla laajenevalla/supistuvalla muovitikkumallilla.

UVWXYZ ristikkäistason ikosadodekaedri

Tämä viimeinen on hieman huijausta, sillä (teoriassa ja enimmäkseen myös käytännössä) yllä olevat rakenteet pysyvät koossa pelkän kitkan avulla. Valentina Goncharin paljastunut kukkatähti-kusudama täytyy liimata, mikä on tavallaan huijaamista, mutta en voinut vastustaa, koska siinä on kaksi rakennetta yhdessä:

Paljastettu kukkatähti – suljettuna (vasemmalla) ja avattuna (oikealla).

Mitä haluaisin vielä tehdä:

  • Rakentaa paljon suuremman PhiZZ-pallon (270 yksikköä): tämä olisi hyödyllinen viruskapsidien rakenteiden havainnollistamisessa. PÄIVITYS: Tehty!

Ennen…

…Jälkeen

  • Ei ole vielä löytynyt hyvää suurta dodekaedrin mallia: niitä on olemassa Pintrestissä, mutta en ole vielä löytänyt ohjeita sellaiseen. UPDATE: Tehty! (En millään keksinyt, miten 3-väritys tehdään, mutta moduuli on Saku B:ltä, jota Nick suositteli alla olevissa kommenteissa)

Suuri dodekaedri

  • Olen hukannut, mistä löysin ohjeet tälle sisäänpäin kumuloituvalle rombiselle triakonttaedrille: Haluaisin ihan mielelläni löytää ne uudelleen, jotta voisin antaa kunnian keksijälle! PÄIVITYS: en alunperin nähnyt sitä täällä, mutta AresMares by Gewre -ohjelmassa on video-opastus, ja eräs ystävällinen kommentoija on kertonut, että suunnittelija on Silvana Betti Mamino – kiitos!

Rombinen triakonttaedri tuntemattomasta lähteestä.

  • Keksiä oma moduulini 🙂

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.