Rubiks Cube

Der Zauberwürfel oder auch Rubik´s Cube, ist ein Drehpuzzle, das 1974 von dem ungarischen Bauingenieur und Architekten Erno Rubik erfunden wurde. 1980 wurde es mit dem Sonderpreis "Bestes Solitärspiel" des Kritikerpreises "Spiel des Jahres" ausgezeichnet. Der Würfel ist in der Höhe, Breite und Tiefe in jeweils drei Lagen unterteilt, die sich durch 90-Grad-Drehungen um ihre jeweilige Raumachse drehen lassen. Dadurch können Position und Lage von 20 der insgesamt 26 Steine verändert werden. Die 6 Mittelsteine drehen sich nur um die eigene Achse. Auf die nach außen sichtbaren Flächen der Steine sind Farbflächen geklebt. In der Grundstellung sind die Steine so geordnet, dass jede Seite des Würfels eine einheitliche, aber von Seite zu Seite andere Farbe hat. Der Standardwürfel ist in der Grundfarbe schwarz und die Farbgebung der Flächen entspricht Weiß gegenüber von Gelb, Blau gegenüber von Grün und Rot gegenüber von Orange. Die Orientierung der Farben beim Betrachten des weiß-blau-roten Ecksteins entspricht Weiß oben, Blau rechts und Rot links. Ziel ist es, den Würfel wieder in seine Grundstellung zu bewegen, nachdem die Seiten in eine zufällige Stellung gedreht wurden.

Rubiks Cube

Rubiks Cube 3D Model

Mit einem 3D-Druck Projekt konstruieren wir einen Rubiks Cube. Die STL-Dateien werden in OpenSCAD erstellt.

OpenSCAD Programm

Rubiks Cube

/*
*******************************************
Objekt Info: Parametriebarer Zauberwuerfel

*******************************************
Version: 27.07.2022 khf
*******************************************
*/

//***************   Auswahl   *************

//          1:Wuerfel  2:Halber Wuerfel

                  part = "1";

//*****************************************

//***************   Libraries  ************

//keine

//*****************************************

//***************  Parameter   *************
f = 30;   // Anzahl der Fragmente
d = 20;   // Abstand der Einzelteile 20 - Demo = 40
c = 0.25;  // Abstaende der Einzelteile Test 1: 0.5
g = 0.25;  // Abstaende fuer den Kern    Test 1: 0.5
b = 2-(c/2); // Rundung

//*****************************************

//**************   Programm  **************

s = 20-c;    // Konstante
module rubikCube() //Vollansicht
{
     // Kern
     translate([0,0,0])
        piece_0(); // Kern des Wuerfels

     // 6 Kern-Teile
     for(r = [[0,0,0],[0,0,90],[0,90,0],[0,0,180],[0,0,-90],[0,-90,0]])
        rotate(r)
           translate([d,0,0])
              rotate([0,-90,0])
                 piece_1(); // Mittelteile Zentrum


     // 12 Kernteile
     for(r = [[0,0,0],[0,0,90],[0,90,0],[90,0,90]])
        rotate(r)
           translate([d,d,0])
              rotate([90,0,-90])
                 piece_2(); // Mittelteile oben

     for(r = [[0,0,0],[0,0,90],[0,90,0],[90,0,90]])
        rotate(r)
           translate([-d,-d,0])
              rotate([90,0,90])
                 piece_2(); // Mittelteile unten

     for(r = [[0,0,90],[0,180,90],[0,0,-90],[0,180,-90]])
        rotate(r+[0,0,0])
           translate([0,d,d])
              rotate([0,90,-90])
                 piece_2(); // Ecken Mitte
     // 8 Ecken
     for(r = [[0,0,0],[0,0,90],[0,90,0],[0,90,90]])
        rotate(r)
           translate([-d,-d,-d])
              piece_3(); // Ecken unten

     for(r = [[0,0,0],[0,0,90],[0,90,0],[0,90,90]])
        rotate(r)
           translate([d,d,d])
              rotate([0,180,90])
                 piece_3(); // Ecken oben
}
//---------------------------------------------------------|
module rubikCubeHalf() //Schnittansicht
{
   difference()
   {
      rotate([0,0,360*$t])
         translate([0,0,0])
            rubikCube();
             translate([0,50,0])
             color( "Red", 1.0 )
             cube([100,100,100],center=true);
   }
}
//---------------------------------------------------------|
module piece_0() // Kern
{
   difference()
   {
      translate([0,0,0])
         sphere(d=35-g,$fn=f);
      translate([0,0,0])
         sphere(d=20,$fn=f);
      for(i=[[0,0,0],[0,90,0],[90,0,0],
             [0,180,0],[0,-90,0],[-90,0,0]])
         rotate([i[0],i[1],i[2]])
            translate([0,0,10])
               sphere(d=14+g,$fn=f);
      for(i=[[0,0,0],[0,90,0],[90,0,0],
             [0,180,0],[0,-90,0],[-90,0,0]])
         rotate([i[0],i[1],i[2]])
            translate([0,0,15])
               cylinder(h=5,d=10+g,center=true,$fn=f);
   }
}
//---------------------------------------------------------|
module piece_1() // Mittelteil
{
   union()
   {
      difference()
      {
         translate([0,0,0])
             block(s,b);
         translate([0,0,20])
            sphere(d=48+c,$fn=f);
      }
      translate([0,0,0])
         cylinder(h=18,d=10-c,center=true,$fn=f);
      difference()
      {
         translate([0,0,10])
            sphere(d=14-c,$fn=f);
//         translate([0,0,20])
//            sphere(d=20+c,center=true,$fn=f);
      }
      translate([0,0,10])
         support_1();
   }
}
//---------------------------------------------------------|
module piece_2() // Mitte aussen
{
   difference()
   {
      union()
      {
         difference()
         {
            translate([0,0,0])
               block(s,b);
            translate([20,0,20])
               sphere(d=48+c,$fn=f);
         }
         intersection()
         {
            translate([20,0,20])
               sphere(d=48-c,$fn=f);
            translate([5,0,5])
               cube([20-c,10-c,20-c],center=true);
         }
         translate([2.5,0,2.5])
            cube([15-c,10-c,15-c],center=true);
      }
      translate([20,0,20])
         rotate([0,45,0])
            sphere(d=35+c,$fn=f);
   }
}
//---------------------------------------------------------|
module piece_3() // Ecke
{
   difference()
   {
      union()
      {
         translate([0,0,0])
            block(s,b);
         intersection()
         {
            translate([20,20,20])
               sphere(d=48-c,,$fn=f);
            translate([5,5,5])
               cube([20-c,20-c,20-c],center=true);
         }
      }
      translate([20,20,20])
        sphere(d=35+c,$fn=f);
   }
}
//---------------------------------------------------------|
module support_1() // Support 1
{
   union()
   {
      translate([0,0,0])
         cylinder(h=20,d=1,center=true,$fn=f);
      translate([0,0,0])
         rotate([0,90,0])
            cylinder(h=20,d=1,center=true,$fn=f);
      translate([0,0,0])
         rotate([90,0,0])
            cylinder(h=20,d=1,center=true,$fn=f);
   }
}
//---------------------------------------------------------|
module support_23() // Support 2 und 3
{
   for(x=[28,20,12,8,0,-8,-12,-20,-28])
      for(y=[28,-28])
         translate([x,y,0])
              cylinder(h=30,d=1,center=true,$fn=f);
   for(x=[28,-28])
      for(y=[20,12,8,0,-8,-12,-20])
         translate([x,y,0])
            cylinder(h=30,d=1,center=true,$fn=f);
   for(x=[20,12,8,-8,-12,-20,])
      for(y=[24,-24])
         translate([x,y,0])
              cylinder(h=30,d=1,center=true,$fn=f);
   for(x=[24,-24])
      for(y=[20,12,8,-8,-12,-20])
         translate([x,y,0])
            cylinder(h=30,d=1,center=true,$fn=f);
   for(x=[25,-25])
      translate([x,0,0])
         cylinder(h=30,d=1,center=true,$fn=f);
   for(y=[25,-25])
      translate([0,y,0])
         cylinder(h=30,d=1,center=true,$fn=f);
}
//---------------------------------------------------------|
module block( // Einzelwuerfel
   s = 20,    // aeussere Groesse
   b = 2)     // Rundung
// - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
{
   // Variablen
   c = s - (b * 2); // Kerngroesse
   h = c / 2;       // Kernhaelfte
   union()
   {
      // Äußere Ecken des Wuerfels
      for(r = [0:90:270])
         rotate([0,r,0])
            for(y = [h,-h])
               translate([h,y,h])
                  sphere(b,$fn=30); // Wuerfelecken
      // Würfel-Außenrand
      for(r = [0:90:270])
         rotate([0,r,0])
            for(y = [h,-h])
               translate([h,y,0])
                  cylinder(c,b,b,center=true,$fn=30); // Wuerfel Rand
      // Würfelaußengrenzen (Achse y)
      for(r = [0:90:270])
         rotate([0,r,0])
            translate([h,0,h])
               rotate([90,0,0])
                  cylinder(c,b,b,center=true,$fn=30); // Wuerfel Rand
      // Würfel-Außenwände
      for(r = [0:90:270])
         rotate([0,r,0])
            translate([b,0,0])
               cube([c,c,c],center=true); // Wuerfelflaechen
      // Würfelaußenwände (Achse y)
      for(y = [b,-b])
         translate([0,y,0])
            cube([c,c,c],center=true); // Würfelflächen
   }
}
//---------------------------------------------------------|

print_part(); // Vollansicht / Schnittansicht

module print_part()
 {
        if (part == "1") {

        rubikCube();
               }

    else if (part == "2") {

        rubikCubeHalf();
        }
 }
//---------------------------------------------------------|

Raw Code

OpenSCAD Programm

Rubiks Cube Einzelteile

//*
*******************************************
Objekt Info: Zauberwuerfel Einzelteile

*******************************************
Version: 27.07.2022 khf
*******************************************
*/

//***************   Auswahl   *************

//  1:Mittelteil aussen  2:Ecke  3: Halbes Innenteil
//  4:Halbe Kugel innen 5:Mittelteil innen 6: Einzelwürfel außen

              part = "4";

//*****************************************

//***************   Libraries  ************

//keine

//*****************************************

//***************  Parameter   *************
f = 60;   // Anzahl der Fragmente
d = 20;   // Abstand der Wuerfel
c = 0.25;  // Schnittanpassung fuer die Wuerfel
g = 0.25;  // Schnittanpassung fuer den Kern
b = 2-(c/2); // Kanten Rundung der Einzelteile
//*****************************************

//*****************************************

s = 20-c;    // Konstante
//---------------------------------------------------------|
module rubikCube()
{
     // Kern d
     translate([0,0,0])

        piece_0(); // Kern

}
module piece_0() // Kern
{
   difference()
   {
      translate([0,0,0])
         sphere(d=35-g,$fn=f);
      translate([0,0,0])
         sphere(d=20,$fn=f);
      for(i=[[0,0,0],[0,90,0],[90,0,0],
             [0,180,0],[0,-90,0],[-90,0,0]])
         rotate([i[0],i[1],i[2]])
            translate([0,0,10])
               sphere(d=14+g,$fn=f);
      for(i=[[0,0,0],[0,90,0],[90,0,0],
             [0,180,0],[0,-90,0],[-90,0,0]])
         rotate([i[0],i[1],i[2]])
            translate([0,0,15])
               cylinder(h=5,d=10+g,center=true,$fn=f);
   }
}
//---------------------------------------------------------|

//---------------------------------------------------------|
module rubikCubep2()
{
                 piece_2(); // Ecke
}
//---------------------------------------------------------|
module rubikCubep3()
{
              piece_3(); // Ecken unten
}

//---------------------------------------------------------|

module piece_1() // Mittelteil
{
   union()
   {
      difference()
      {
         translate([0,0,0])
             block(s,b);
         translate([0,0,20])
            sphere(d=48+c,$fn=f);
      }
      translate([0,0,0])
         cylinder(h=18,d=10-c,center=true,$fn=f); //Evtl d anpassen!
      difference()
      {
         translate([0,0,10])
            sphere(d=14-c,$fn=f); //Evtl d anpassen! (Spiel im Mittelteil)

      }

   }
}

//---------------------------------------------------------|
module piece_2() // Rand
{
   difference()
   {
      union()
      {
         difference()
         {
            translate([0,0,0])
               block(s,b);
            translate([20,0,20])
               sphere(d=48+c,$fn=f);
         }
         intersection()
         {
            translate([20,0,20])
               sphere(d=48-c,$fn=f);
            translate([5,0,5])
               cube([20-c,10-c,20-c],center=true);
         }
         translate([2.5,0,2.5])
            cube([15-c,10-c,15-c],center=true);
      }
      translate([20,0,20])
         rotate([0,45,0])
            sphere(d=35+c,$fn=f);
   }
}
//---------------------------------------------------------|
module piece_3() // Ecke
{
   difference()
   {
      union()
      {
         translate([0,0,0])
            block(s,b);
         intersection()
         {
            translate([20,20,20])
               sphere(d=48-c,,$fn=f);
            translate([5,5,5])
               cube([20-c,20-c,20-c],center=true);
         }
      }
      translate([20,20,20])
        sphere(d=35+c,$fn=f);
   }
}
//---------------------------------------------------------|
module rubikCubeHalf()
{
   difference()
   {
      rotate([0,0,360*$t])
         translate([0,0,0])

            rubikCube();
             translate([0,50,0])
            color( "Red", 1.0 )
            cube([100,100,100],center=true);
   }
}
//---------------------------------------------------------|

//---------------------------------------------------------|
module block( // Einzelwuerfel
   s = 20,    // aeussere Groesse
   b = 2)     // Rundung
// - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
{
   // Variablen
   c = s - (b * 2); // Kerngroesse des Wuerfels
   h = c / 2;       // Kernhaelfte
   union()
   {
      // Äußere Ecken
      for(r = [0:90:270])
         rotate([0,r,0])
            for(y = [h,-h])
               translate([h,y,h])
                  sphere(b,$fn=30); // Ecken
      // Außenrand
      for(r = [0:90:270])
         rotate([0,r,0])
            for(y = [h,-h])
               translate([h,y,0])
                  cylinder(c,b,b,center=true,$fn=30); // Rand
      // Außengrenzen (Achse y)
      for(r = [0:90:270])
         rotate([0,r,0])
            translate([h,0,h])
               rotate([90,0,0])
                  cylinder(c,b,b,center=true,$fn=30); // Rand
      // Außenwände
      for(r = [0:90:270])
         rotate([0,r,0])
            translate([b,0,0])
               cube([c,c,c],center=true); // Wuerfelflächen
      // Außenwände (Achse y)
      for(y = [b,-b])
         translate([0,y,0])
            cube([c,c,c],center=true); // Wuerfelflächen
   }
}
//---------------------------------------------------------|

print_part(); // Vorschau Einzelteile

module print_part()
 {
        if (part == "1") {
        rubikCubep2();
               }
    else if (part == "2") {
        rubikCubep3();
        }
    else if (part == "3") {
        rubikCubeHalf();
        }
    else if (part == "4") {
        rubikCubeHalf();
        }
    else if (part == "5") {
        piece_1();
        }
        else if (part == "6") {
        block();
        }
 }
//---------------------------------------------------------|


//******************************************************************

s = 20-c;    // Konstante
module rubikCube() //Vollansicht
{
     // Kern
     translate([0,0,0])
        piece_0(); // Kern des Würfels

     // 6 Kern-Teile
     for(r = [[0,0,-90]])
        rotate(r)
           translate([d,0,0])
              rotate([0,-90,0])
                 piece_1(); // Mittelteile Zentrum









}
//---------------------------------------------------------|
module rubikCubeHalf() //Schnittansicht
{
   difference()
   {
      rotate([0,0,360*$t])
         translate([0,0,0])
            rubikCube();
             translate([0,50,0])
             color( "Red", 1.0 )
             cube([100,100,100],center=true);
   }
}
//---------------------------------------------------------|
module piece_0() // Kern
{
   difference()
   {
      translate([0,0,0])
         sphere(d=35-g,$fn=f);
      translate([0,0,0])
         sphere(d=20,$fn=f);
      for(i=[[0,0,0],[0,90,0],[90,0,0],
             [0,180,0],[0,-90,0],[-90,0,0]])
         rotate([i[0],i[1],i[2]])
            translate([0,0,10])
               sphere(d=14+g,$fn=f);
      for(i=[[0,0,0],[0,90,0],[90,0,0],
             [0,180,0],[0,-90,0],[-90,0,0]])
         rotate([i[0],i[1],i[2]])
            translate([0,0,15])
               cylinder(h=5,d=10+g,center=true,$fn=f);
   }
}
//---------------------------------------------------------|
module piece_1() // Mittelteil
{
   union()
   {
      difference()
      {
         translate([0,0,0])
             block(s,b);
         translate([0,0,20])
            sphere(d=48+c,$fn=f);
      }
      translate([0,0,0])
         cylinder(h=18,d=9.5-c,center=true,$fn=f);
      difference()
      {
         translate([0,0,10])
            sphere(d=13.8-c,$fn=f);
         translate([0,0,20])
            sphere(d=19+c,center=true,$fn=f);
      }
      translate([0,0,10])
         support_1();
   }
}
//---------------------------------------------------------|
module piece_2() // Mitte aussen
{
   difference()
   {
      union()
      {
         difference()
         {
            translate([0,0,0])
               block(s,b);
            translate([20,0,20])
               sphere(d=48+c,$fn=f);
         }
         intersection()
         {
            translate([20,0,20])
               sphere(d=48-c,$fn=f);
            translate([5,0,5])
               cube([20-c,10-c,20-c],center=true);
         }
         translate([2.5,0,2.5])
            cube([15-c,10-c,15-c],center=true);
      }
      translate([20,0,20])
         rotate([0,45,0])
            sphere(d=35+c,$fn=f);
   }
}
//---------------------------------------------------------|
module piece_3() // Ecke
{
   difference()
   {
      union()
      {
         translate([0,0,0])
            block(s,b);
         intersection()
         {
            translate([20,20,20])
               sphere(d=48-c,,$fn=f);
            translate([5,5,5])
               cube([20-c,20-c,20-c],center=true);
         }
      }
      translate([20,20,20])
        sphere(d=35+c,$fn=f);
   }
}
//---------------------------------------------------------|

//---------------------------------------------------------|
module support_23() // Support 2 und 3
{
   for(x=[28,20,12,8,0,-8,-12,-20,-28])
      for(y=[28,-28])
         translate([x,y,0])
              cylinder(h=30,d=1,center=true,$fn=f);
   for(x=[28,-28])
      for(y=[20,12,8,0,-8,-12,-20])
         translate([x,y,0])
            cylinder(h=30,d=1,center=true,$fn=f);
   for(x=[20,12,8,-8,-12,-20,])
      for(y=[24,-24])
         translate([x,y,0])
              cylinder(h=30,d=1,center=true,$fn=f);
   for(x=[24,-24])
      for(y=[20,12,8,-8,-12,-20])
         translate([x,y,0])
            cylinder(h=30,d=1,center=true,$fn=f);
   for(x=[25,-25])
      translate([x,0,0])
         cylinder(h=30,d=1,center=true,$fn=f);
   for(y=[25,-25])
      translate([0,y,0])
         cylinder(h=30,d=1,center=true,$fn=f);
}
//---------------------------------------------------------|
module block( // Einzelwuerfel
   s = 20,    // aeussere Groesse
   b = 2)     // Rundung
// - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
{
   // Variablen
   c = s - (b * 2); // Kerngroesse
   h = c / 2;       // Kernhaelfte
   union()
   {
      // Äußere Ecken des Wuerfels
      for(r = [0:90:270])
         rotate([0,r,0])
            for(y = [h,-h])
               translate([h,y,h])
                  sphere(b,$fn=30); // Wuerfelecken
      // Wuerfel-Aussenrand
      for(r = [0:90:270])
         rotate([0,r,0])
            for(y = [h,-h])
               translate([h,y,0])
                  cylinder(c,b,b,center=true,$fn=30); // Wuerfel Rand
      // Würfelaußengrenzen (Achse y)
      for(r = [0:90:270])
         rotate([0,r,0])
            translate([h,0,h])
               rotate([90,0,0])
                  cylinder(c,b,b,center=true,$fn=30); // Wuerfel Rand
      // Würfel-Außenwände
      for(r = [0:90:270])
         rotate([0,r,0])
            translate([b,0,0])
               cube([c,c,c],center=true); // Wuerfelflaechen
      // Wuerfelaußenwände (Achse y)
      for(y = [b,-b])
         translate([0,y,0])
            cube([c,c,c],center=true); // Wuerfelflächen
   }
}
//----------------------------------------------------

Raw Code

Rubiks Cube Einzelteile

Rubiks Cube Schnittansicht und Kern

Rubiks Cube Schnittansicht Innenteil

OpenSCAD Programm

Rubiks Cube Staender

/*
*******************************************
Objekt Info: Staender fuer den Zauberwuerfel

*******************************************
Version: 08.08.2022 khf
*******************************************
*/

//***************   Auswahl   *************

//keine

//*****************************************

//***************   Libraries  ************

//keine

//*****************************************

//***************  Parameter   *************

TL = 45;                // Obere Seitenlaenge
BL = 80;                // Untere Seitenlaenge
H = 14.8;        // Hoehe
TH = 2.3;        // Dicke
LH = 1;                // Hoehe  der oberen Lippe
BH = 1;                // Tiefe der Sockelhoehe
BTH = 3.3;        // Bodentiefe
F = 0.01;        // Fudge-Faktor zum Kombinieren von Objekten

//*****************************************

//**************   Programm  **************


module pyramid(l, l2, h)
{
        c = l / (2 * cos(30));
        b = l / 2;
        a = (l * sin(60)) - c;
        c2 = l2 / (2 * cos(30));
        b2 = l2 / 2;
        a2 = (l2 * sin(60)) - c2;
        polyhedron(        points=[ [0,c,0],[-b,-a,0],[b,-a,0],[0,c2,h],[-b2,-a2,h],[b2,-a2,h] ],
                                triangles=[ [0,1,2],[1,0,3],[4,1,3],[0,2,5],[3,0,5],[2,1,4],[4,5,2],[5,4,3] ]);
}

union()
{
        // Build the main body.
        difference()
        {
                pyramid(BL, TL, H);
                translate(v = [0, 0, -F])
                        pyramid(BL - (TH * 2), TL - (TH * 2), H + (F * 2));
        }

        // Build the bottom base.
        translate(v = [0, 0, F - BH])
        {
                difference()
                {
                        pyramid(BL + (BTH * 2), BL + (BTH * 2), BH);
                        translate(v = [0, 0, -F])
                                pyramid(BL - (TH * 2), BL - (TH * 2), BH + (F * 2));
                }
        }

        // Build the top lip.
        translate(v = [0, 0, H - F])
        {
                difference()
                {
                        pyramid(TL, TL, LH);
                        translate(v = [0, 0, -F])
                                pyramid(TL - (TH * 2), TL - (TH * 2), LH + (F * 2));
                }
        }
}
//----------------------------------------------------

Raw Code

Rubiks Cube

Rubiks Cube

Rubiks Cube 3D Model

OpenSCAD Programm

OpenSCAD Programm

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