三维五角形拼图

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关于:业余程序员,木工,阿杜诺爱好者!我喜欢修补,puzzling,了解每件事的工作原理,修复一切!

你玩过戊糖吗?一个3D的五芒星拼图怎么样?如果你没有,你就错过了!Young or old,这12个简单的部分有很多挑战要解决。每一个五芒星都是一个独特的形状,由5个相连的方块组成。欢迎你花一整天的时间寻找背景,数学,以及其他的神奇的特性维基百科你可以继续阅读,看看如何建立自己的一套,以及存在的许多挑战和解决方案!

(如果你已经有了一套戊糖,并且想了解许多不同的挑战和解决方案,跳到最后一步!)

I was introduced to a simple plastic 2D pentominoes set while on vacation with lots of extended family,记住每个人都在努力把碎片放回盒子里。It was challenging and so fun!每个人都想要一个机会!我只需要做一个。所以,我找到了一个基本的解释并计划开始在这里.Then I went at it,一路上钻研木工的其他技巧。结果这是一个主要升级from the regular flat sets as these pieces are made out of cubes instead of squares!对于拼图爱好者来说,像我一样,这开辟了一个充满挑战性的三维可能性的全新世界。I decided to write this Instructable since when I was making this I couldn't find a simple,彻底的解释如何去做这些!希望你喜欢!

对于那些有3D打印机的人,这是到Tinkercad项目的链接基本戊糖.每一个Pentomino是1英寸立方体,为了得到合适的尺寸,我知道你会的比例在60-70%之间.您可能还需要安排单独的部件以适合您的打印机床,或者让你的切片机软件自动为你安排。

Step 1: Understanding the Construction Method

用木头建造这个项目的基本方法是切割各种尺寸的矩形块,然后把它们粘在一起,形成12个戊糖中的每一个。解释每一个块被切断,rotated,一开始结合起来似乎是一项艰巨的任务。然而,Tinkercad(一个简单的在线3D建模工具)前来救援!这是我第一次使用这个程序,but I was able to quickly model the pieces,配置,以及切割和旋转,以显示它们是如何形成和结合在一起的。也,在教科书的最后,我用Tinkercad展示了所有可能的挑战和许多解决方案(甚至是3D解决方案!).

In the pictures you will see how each of the 12 pieces is made up of multiple rectangles,1-5单位长。Since I was making mine out of wood,我尽量保持每一块的纹理和颜色一致,所以我已经包含了我如何从同一个木料切割碎片,并旋转它们形成每一个五芒星的图表。在接下来的步骤中,这将更有意义。

如果我拥有一台3D打印机,我就可以打印我的Tinkercad模型了!然而,因为我在制作木器,所以我需要工具,材料和实现计划。第一,我为这个拼图设计了许多6x10解决方案中的一个,并决定了每一块我将使用哪种木材。我们开始吧!

工具

  • 斜接锯
  • 台式锯
  • 刨床或刨床
  • 夹钳
  • Wood glue
  • 砂纸
  • 抹布
  • 透明木饰面

第二步:进入森林

作为一个木工新手,I love how this project turned out with the different colors and grain patterns!!!我为拼图选择了6种不同的硬木板,so each pentominoes set could have 2 pieces in each color.大多数本地五金店都有Linear Foot出售的多种硬木板,所以你只要挑你想要的就行了。回首过去,我可能尝试过不同的硬木经销商或Rockler商店,所以会有更多的品种。额外的费用不会太多,因为木材不多。

注意:在商店和制作过程中,每一块木板的颜色和光泽都会显得更加暗淡!真正的流行来自清晰的木光泽饰面。你可以从上面的12组照片中看到不同之处,只有一组被喷过漆,让颜色流行起来!

以下是我使用的电路板类型:

  • 胡桃木(深色)
  • 樱桃色(红色)
  • 胡桃木(白色)
  • 杨树(黄色)
  • Oak (light brown color)
  • 诺蒂·奥尔德(棕色)

拼图块:

To make the pieces,you need 1 x 2 hardwood boards (Actual 0.75 in by 1.5 in).These will be cut in half at the beginning of the project,so you could use 1 x 1 boards if you can find them.One puzzle only needs 2 feet of 1 x 2 board for the 12 pieces.因为我做了12套这样的圣诞礼物送给家人,我总共使用了24英尺长的1 x 2木板(6种木材,每种1 x 2 x 4英尺)。

注:如果只生产1套6种不同颜色的木材,你可能需要额外购买木材,因为每种颜色只需要4英寸1 x 2。

拼图框:

先制作零件,然后调整盒子大小以适合零件,这很容易。对于盒子的侧面,我使用了上面较便宜的硬木(knotty alder),四个侧面需要1英尺多一点(1 x 2 x 14英寸)。再一次,1 x 2将被切成两半(实际上我切得更薄)。总共28英寸,因为边长约8英寸乘5英寸,总共26英寸。盒子的背面使用1/4英寸的MDF面板。

步骤3:从原型开始

当我开始这个项目的时候,我首先建立了一个原型。我强烈建议取一块1 x 2(约2英尺)的废料,并尝试建议的方法开始完成。构建这一难题的最困难的部分是,各部分的尺寸必须一致,so it is best to make any mistakes in practice first.我不会解释如何构建原型,因为我对成品采用了相同的方法,并且它是重复的。相反,我将从原型中吸取一些主要经验教训,然后在接下来的步骤中解释细节。

  • 所有的木板都需要刨平到最薄的一块的厚度。一旦你把1×2板切成两半,如果一个人有薄的一面,为了保持一致性,这必须是你将每个正方形平面化的大小。
  • 用斜接锯切割砌块时,你需要开发一种很好的方法来固定这些碎片(尤其是切割单个立方体的时候),否则它会被踢出并可能被损坏。I used a scrap piece of wood about 8 inches with a straight notch cut out of one end to hold the blocks during each cut.
  • Using the miter saw it is best to use a sharp blade and cut slowly through the block to prevent splitting on the back of the piece.我还建议用1/4英寸的MDF替换斜接槽,以防止碎片底部撕裂(稍后解释)。
  • The "U" piece is the only piece with a slot where other pieces will be inserted,因此,这两个侧面部分需要稍微短一些,以便其他部分适合。(稍后将详细解释)
  • 分别规划每一块,你需要切割多少个单元,will prevent cutting single units and then realizing you actually need only 2 unit and 3 unit sizes for that piece.
  • 切割时,保存纹理和颜色的最佳方法是从同一块木板上一块接一块地切割所需的每个块,以便获得最相似的颜色和纹理。如果你做了多组动作,一个接一个地切割一个零件的所有单个单元,然后,所有的多个单位大小的作品,it will lead to greater variations in the wood and make the blocks harder to match up since they are from different locations on the original board.
  • Using tape helps keep the pieces oriented correctly and together until they are glued.(下一步将对此进行详细介绍)
  • 我在零件的边缘/侧面使用了一个路由器(如我的原型所示)。结果失败了!这是很难建立三维拼图,并没有看或结果像我希望。抓挠那个!

Step 4: Preparing the Wood Strips

准备木材的第一步是将1 x 2’s劈成两半。我把每一块木板锯成一把台锯,把它们锯成两半。这应该给你大约3/4英寸乘以3/4英寸的木材长度。

下一步,所有的木片都应刨平到相同的厚度,使它们完全呈方形。为此,你需要确定你最薄的部分的厚度,然后把其余部分刨成这个尺寸或更小。我去了大约11/16英寸(或0.6875英寸)的厚度,这是略薄于我最小的板宽度。这个厚度将决定拼图的整体尺寸——在11/16的总尺寸框中大约是8 x 5英寸。我以为那是个完美的尺寸,but you could go a little smaller or bigger if desired.

我自己没有飞机,我用了我的安装路由器和1/2直笛位,一块紧紧夹住的木板作为栅栏,将每块板的两面刮平,使每块板的厚度相等。我把栅栏设置在距离钻头边缘0.68英寸(我最小的板的宽度)的地方,一直没有移动栅栏。路由器正在削掉栅栏对面的木板。为了做到这一点,我用一块羽毛板把木板紧紧地靠在栅栏上。如果那块板的宽度上只有一小部分可以取下,我就把钻头完全伸长,但是,当需要移除更大的量时,我开始时只将位部分移出,并且每次都进行多次传递,使位进一步向上延伸。这样一来,我一次就不会起飞太多,making it easier on my router.当我刮完两边的毛后,我又把它刮一遍,以确保尽可能干净。

步骤5:创建隔块

此时最好在台锯、刨床或刨床上多锯一段木板,使其达到与其他木板相同的厚度。so you can cut it up to use as spacers.我切了5块废木板,每片大约4英寸。

要设置锯,将5个垫片(我的废料不是方形的,所以我用正确的宽度标记了一侧)并排放置到斜接锯片的左侧。小心地将1 x 2板夹在5块部件左侧的轨道上,making it 5 units away from the blade.这将是您的停止块,在项目期间不应移动。

下一步,切割每个垫片的长度,将一个单宽垫片靠在木板上,并将其中一个垫片切割成4个单位的长度,贴上标签。然后,将两个宽度隔套紧靠止动块,并将另一个隔套切割成3个单位的长度。做同样的事情使2单位长度。你不需要1个单位的长度,因为任何垫片的宽度都是1个单位。Now with the spacers in hand,你将能够用同样的方法来切割矩形的正确长度来创建每一个五角形。

Note: Replacing the miter saw slot with a smaller 1/4 inch MDF board will reduce the possibility of tear-out from the back of the pieces when cutting them.这里有一个链接指向一个说明如何将其关闭的-斜接锯零间隙嵌件

第六步:切割

对于12种戊糖,按照切割垫片的相同方法切割正确长度的1,2,三,4,or 5 units for each of the pieces.As you cut each piece,只需将合适尺寸的垫片放在止动块上,把你的板紧贴在垫片上,然后将板夹在斜接锯右侧的适当位置(如图所示,您可以在板的右侧顶部添加另一个垫片,以便于夹持)。对于长直的五芒星,不使用垫片,简单地切割成5个单位的长度。我建议从最简单的只有两块的五芒星开始,然后再去努力。

注:同样,重要的是用一块碎木块固定被切割的部分(尤其是较小的部分),否则它会移动或踢出,damaging it.

For example,对于正(或X)件,将4个垫片放在止动块上,切割一个单独的单元立方体。将其放在不干扰切割位置的一侧。下一步,put a single width spacer on the stop block and cut the 3 unit length piece.把这个和另一块放在一起在同一个方向,它是在原来的董事会。.再次切割一个单位立方体,并将其设置在其他立方体旁边。这将有助于在装配时最好地匹配零件的纹理和颜色,因为您只需旋转零件即可形成如图所示的Pentomino。使用胶带将零件保持在原来的纹理方向和位置上,直到它们可以组装。

注意:如果任何一件需要稍微小一点(如“U”型Pentomino)。rather than moving the stop block you can add business cards or cardstock between the stop block and spacer piece as shown to shorten it.再一次,这对于“U”型戊糖是必要的,否则间隙太小,无法插入其他零件!

第7步:把这些碎片放在一起

一旦你的作品被切割,将它们旋转到位,lining up grains as best as possible.在胶合之前,你要用垫片来确保每一块都处于与另一块完全正确的位置。干装这些很重要!Apply wood glue using cardstock or a business card,spreading a small layer evenly on the surface of the smaller piece.将其靠在另一件上放置到位(使用垫片)。保持几秒钟,then carefully clamp with a spring clamp.

注意:一点胶水能起到很大作用!加入太多的胶水,所以它出来的边不是你想要的,使切割更加明显!即使是少量的胶水,干燥后也会使其不能被撬开。

注意:最好一次只夹住2个零件,即使Pentomino由两个以上的零件组成。让前两片干燥几分钟,then clamp the 3rd piece on.(注意记住第3块相对于前两块的方向是很复杂的,但你可以用一小段胶带来标记。)

注意:我为这个项目购买的8个全新弹簧夹在我的一些原型零件上留下了一些油腻的残留物,这些零件浸泡在里面,不会被打磨掉!所以,我用了卡片纸(你可以在图片中看到绿色卡片纸和夹子来防止这种情况)。

第8步:构建拼图框

拼图后,测量工件的外矩形。Add 1/8 inch to the length and width.这将是对拼图框内部的测量。将4块木板斜接至这些内部尺寸的适当长度,then glue together.我用多个橡皮筋绑在一起,并在框架周围伸展以固定它。下一步,测量框架底部尺寸,并使用1/4英寸MDF作为底部。如果需要,首先使用框架背面内侧边缘的1/4英寸路由器插入MDF板。

Step 9: Finishing the Job

一旦胶水干了,用1×2块用砂纸包裹的木头把碎片磨平。打磨需要很长时间,可能是项目中最耗时的部分!For each pentomino there are a minimum of 6 faces and somewhere between 8 and 20 edges to gently sand smooth.Sand them with 220 in rougher areas as needed,然后用400号超细抛光。因为我用了一个干净的木头喷漆,砂光的平滑度是你完成后的感受。

砂光后用粘布擦拭干净,then lay the pieces out on dropcloth,每侧喷涂一层面漆,按照指示,允许干燥时间间隔。可能需要多件较轻的外套,以获得你想要的美丽外观,并使木材的颜色。

Step 10: Completed Project!

全部完成!Whew,圣诞节12套,检查!All of the family members love these and no pieces have broken in the last 2 years.

警告:该视频贯穿了所有的挑战和解决方案,您可以建立与这一套戊糖,所以,如果你有摄影记忆,除非你想看到解决方案,否则不要看!

第11步:二维和三维挑战和解决方案

我在Tinkercad提出了3组挑战,以及几乎所有挑战的解决方案。祝你好运!在过去的两年里,我自己解决了所有这些问题,但仍有一半的3D版本需要考虑。

Warning: Don't view the additional images unless you want to see the solutions!

更多3D解决方案,以下是我的Tinkercad项目的几个链接,您可以在其中剖析已完成的3D解决方案并自己构建它们!

https://www.tinkercad.com/things/cqcue4pt74a-解决了3D 3x4x5

https://www.tinkercad.com/things/kIu5mpeSRSQ-求解3x10x2

https://www.tinkercad.com/things/7an7kv94pky-求解3d5x6x2

https://www.tinkercad.com/things/3jtln2qwtub网站- Solved 3D Letter L

https://www.tinkercad.com/things/1pf5lbwrc9s-求解三维转角楼梯

https://www.tinkercad.com/things/5kdmvg6mxhl-求解的三维犹他州形状

https://www.tinkercad.com/things/0f0MnU0HsMi-求解三维楼梯

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20讨论

没有
霍利曼

6个月前

拼图很漂亮。我喜欢结果。希望我有一个!干得好,教书很好!

没有
乔纳森

6个月前

这个已经躲开我好几个月了!这是可能的!

img_6460_编辑.jpg
1个答复
没有
jnank

Question6个月前步骤4

乔纳森,
I do not have a planer either,只使用过几次我的路由器,不断学习。I have a question about using a 1/4 inch router bit to "plane" the pieces to a perfectly square cross section.如果侧面名义上是3/4英寸和英寸,这是如何工作的?Did you have to run down each side multiple times to get one side planed?谢谢您。杰夫

3个答案
没有
乔纳森 jnank

答案6个月前

谢谢杰夫!我修改了教科书,并在那里增加了更多的解释。实际上,我在步骤4中使用了一个1/2英寸的直路由器位(尽管您可以使用1/4,因为您的起飞距离永远不会超过1/8英寸)。我把栅栏设置在距离钻头边缘0.68英寸(我最小的板的宽度)的地方,一直没有移动栅栏。路由器正在削掉栅栏对面的木板。钻头保持在原位,but for taking off any considerable amounts I started with the bit not all the way extended (shaving only the bottom of that side) then extending further with each pass till the whole side was shaved.希望这有助于澄清!

没有
jnank 乔纳森

Reply 6 months ago

我现在明白了。钻头的“尺寸”并不重要,因为很少有钻头脱落。钻头刀刃的长度决定了每边的焊道数。谢谢乔纳森。这是一个很好的礼物和大规模生产的想法/项目。

没有
乔纳森 jnank

Reply 6 months ago

Exactly!你在大批量生产中是对的,因为一旦你在一块板上设置了锯子和路由器的围栏,你就不需要花时间就可以让一堆人穿过。在斜接锯上设置止动块并切割工件。The time on this project is in assembling and sanding.我装配得很快,因为我有8个夹子,so by the time I clamped 8 pieces the first was dry enough to remove the clamp.但更多的布景和碎片只意味着更多的打磨!That takes some time!I'd recommend putting down a blanket in front of the TV and spending a few nights sanding with a good show to watch.;)

没有
埃尔纳特

6个月前

干得好!.这个周末我会努力做到的,我正在将此添加到我的Todo项目中。

2个答复
没有
乔纳森 埃尔纳特

Reply 6 months ago

谢谢!告诉我结果如何或有任何问题。Are you making it out of wood or 3D printing it?

没有
埃尔纳特 乔纳森

Reply 6 months ago

I will use wood.我会告诉你事情的进展。

没有
乔纳森

Question6个月前介绍

Could someone with a 3D printer help me out by taking the Tinkercad "Basic Pentominoes" model linked in the introduction and try printing them?我想包括一张照片或它将如何工作的细节三维打印这些。(例如,不确定Tinkercad的尺寸-打印这些是否简单,因此每个单元大约为0.68英寸?全部12张需要多长时间?我确实缩短了那个型号的“U”型Pentomino的两个侧面,这样其他部件就可以与之匹配,但如果缩短的足够短,就无法进行测试。)

3个答案
没有
古尔兹 乔纳森

答案6个月前

你好,乔纳森。
我把它印成60%的比例(比它高约15毫米)。它看起来不错,零件也很合身。;-)
当做,
古尔兹

20181212_.jpg版
没有
乔纳森 古尔兹

Reply 6 months ago

谢谢你,古尔兹!所以60%的人,我假设你把这些碎片分开,用颜色一次打印一个?我也喜欢你用这么多不同的颜色印刷它!快乐困惑!

没有
乔纳森 乔纳森

答案6个月前

多亏了我姐夫!这些可以很容易地打印出来,但既然每一个戊糖都是1英寸的小熊崽,它们需要按68-70%的比例缩放。在打印之前,您应该能够在切片机中执行此操作。我还重新安排了Tinkercad中的部件,以便更好地放在方形床上,though you still may have to arrange them to fit your printer bed,或者让你的切片机软件自动为你安排。Right now the bed in the Tinkercad file is 10 x 10 in,但按比例缩放它将是7 x 7英寸。祝你好运!如果可行,请告诉我!

没有

I really liked this--especially all the different patterns that can be built.我肯定要下载这个项目,以添加到我的任务列表。Nice wood selection,too.--扭结--

格兰特伍德.png
1个答复
没有
海员

6个月前

真的,this is a stellar instructable,满是提示和细节,还有精彩的照片。喜欢它,做得好!: )

1个答复
没有
乔纳森 海员

Reply 6 months ago

谢谢!这当然是我最喜欢的项目之一!