Como crear un cubo de rubik?
El cubo de Rubik es un rompecabezas de juguete diseñado por Erno Rubik a mediados de la década de 1970. Es un dispositivo en forma de cubo compuesto por piezas de cubo más pequeñas con seis caras que tienen diferentes colores. El método principal de fabricación implica el moldeo por inyección de las diversas piezas componentes, luego el ensamblaje, etiquetado y empaque posterior. El cubo fue extremadamente popular durante la década de 1980, y en su apogeo entre 1980 y 1983, se vendieron 200 millones de cubos en todo el mundo. Hoy las ventas continúan siendo más de 500,000 cubos vendidos en todo el mundo cada año.
El cubo de Rubik parece estar formado por 26 cubos más pequeños. En su estado resuelto, tiene seis caras, cada una compuesta por nueve caras cuadradas pequeñas del mismo color. Si bien parece que todas las caras pequeñas se pueden mover, solo las esquinas y los bordes se pueden mover realmente. Los cubos centrales están fijos y solo giran en su lugar. Cuando se desmonta el cubo, se puede ver que los cubos centrales están conectados por ejes a un núcleo interno. Las esquinas y los bordes no están fijados a nada. Esto les permite moverse alrededor de los cubos centrales. El cubo mantiene su forma porque las esquinas y los bordes se mantienen en su lugar y son retenidos por los cubos centrales. Cada pieza tiene una pestaña interna que es retenida por los cubos centrales y atrapada por las piezas circundantes. Estas pestañas tienen forma para ajustarse a lo largo de una pista curva creada por la parte posterior de las otras piezas. Los cubos centrales se fijan con un muelle y un remache y retienen todas las piezas circundantes. El resorte ejerce la presión justa para mantener todas las piezas en su lugar mientras brinda suficiente flexibilidad para una función suave y tolerante.
Historia
Los creadores de rompecabezas han estado creando problemas para que las personas los resuelvan durante siglos. Algunos de los primeros rompecabezas datan de la época de los antiguos griegos y romanos. Los chinos tienen un anillo de rompecabezas que se cree que se desarrolló durante el siglo II d. C. Este fue descrito por primera vez por el matemático italiano Girolamo Carolano (Cardan) en 1550. Cuando se inventó la imprenta, completó libros de problemas matemáticos y mecánicos diseñados específicamente para la recreación se circuló.
A partir de estos primeros acertijos y problemas planteados, los rompecabezas de juguetes se desarrollaron naturalmente. En 1857, el matemático irlandés Sir William Hamilton inventó el rompecabezas icosiano. En algún momento alrededor de 1870, el famoso 15 Puzzle fue presentado, según los informes por Sam Lloyd. Este rompecabezas involucraba fichas numéricas que debían colocarse en orden y se volvieron extremadamente populares a principios del siglo XX. En 1883, el matemático francés Edouard Lucas creó el rompecabezas de la Torre de Hanoi. Este rompecabezas se compone de tres clavijas y una serie de discos con diferentes tamaños. El objetivo era colocar los discos en las clavijas en el orden correcto.
Hay varios rompecabezas que incluyen azulejos cuadrados de colores y cubos de colores. Algunos de los primeros precursores del cubo de Rubik incluyen dispositivos como el rompecabezas Katzenjammer y Mayblox. El rompecabezas de Mayblox fue creado por el matemático británico Percy MacMahon a principios de la década de 1920. En la década de 1960, Parker Bothers introdujo otro juguete tipo puzzle con forma de cubo llamado Instant Insanity. Este juguete alcanzó un nivel moderado de popularidad en los Estados Unidos. La década de 1970 trajo consigo un dispositivo llamado Pyraminx, inventado por Uwe Meffert. Este juguete era una pirámide que tenía piezas móviles que debían alinearse según el color.
Erno Rubik, arquitecto y profesor de la Universidad de Budapest, desarrolló el primer prototipo funcional del cubo de Rubik en 1974. Recibió una patente húngara en 1975. Al parecer, también fue diseñado independientemente por Terutoshi Ishige, un ingeniero de Japón, que recibió una patente japonesa en 1976. El profesor Rubik creó el cubo como una ayuda de enseñanza para sus estudiantes para ayudarlos a reconocer las relaciones espaciales tridimensionales. Cuando mostró el prototipo de trabajo a sus alumnos, fue un golpe inmediato.
En los años siguientes, Rubik trabajó con un fabricante para permitir la producción del cubo a gran escala. Después de tres años de desarrollo, los primeros cubos estuvieron disponibles en los estantes de las tiendas de juguetes en Budapest. Si bien el cubo siguió siendo popular en Hungría, la atmósfera política de la época dificultaba su introducción en los Estados Unidos. Los dos hombres que fueron los principales responsables de hacer del cubo un éxito internacional fueron el Dr. Laczi Tibor y Tom Kremer de Seven Towns Ltd., Londres. Seven Towns licenció la invención Rubik Cube del profesor Rubik para su distribución mundial. El Dr. Tibor trabajó dentro de Hungry para convencer a los burócratas de permitir que la tecnología salga del país. Kremer encontró un fabricante de juguetes de Estados Unidos, la compañía Ideal Toy, que estaba dispuesto a ayudar a comercializar el producto. El producto fue un éxito inmediato, y durante la década de 1980, se vendieron más de 200 millones de cubos. Alrededor de 1983, la popularidad frenética del cubo comenzó a disminuir y las ventas se redujeron drásticamente. Permaneció en producción a pequeña escala hasta que Seven Towns se hizo cargo de la comercialización, y licenció Rubik Cube a la empresa Oddzon para el mercado de Estados Unidos en 1995. Desde entonces, las ventas han aumentado constantemente a más de 500,000 unidades al año.
Diseño
La parte más importante en la fabricación de un cubo de Rubik es diseñar el molde para las diversas piezas. Un molde es una cavidad tallada en acero que tiene la forma inversa de la parte que producirá. Cuando se coloca plástico líquido en el molde, adquiere la forma del molde cuando se enfría. La creación del molde es extremadamente precisa. La cavidad está muy pulida para eliminar cualquier defecto en la superficie. Cualquier falla se reproducirá en cada uno de los millones de piezas que producirá el molde. En la fabricación de las partes del cubo, típicamente se emplea un molde de dos piezas. Durante la producción, las dos piezas del molde se juntan para formar la pieza de plástico y luego se abre para liberarla. La herramienta incluye pasadores de expulsión que liberan las piezas moldeadas de las herramientas al abrirse. Todas las piezas están moldeadas con herramientas de autocontrol que eliminan automáticamente las piezas del bebedero a medida que se expulsan. Los moldes también se producen con una ligera conicidad, llamada ángulo de liberación, que ayuda a la eliminación. Finalmente, cuando se diseñan los moldes, son un poco más grandes que las piezas que finalmente producirán. Esto es porque a medida que los plásticos se enfrían, se encogen. Los diferentes plásticos tendrán una velocidad de contracción diferente, y cada herramienta debe diseñarse específicamente para el material que se utilizará.
El cubo comercial se compone de seis cubos fijos, ocho cubos móviles en las esquinas y 12 cubos móviles en los bordes. Cada cubo es uno de seis colores. El cubo de Rubik tiene colores rojo, amarillo, azul, verde, blanco y naranja. En su estado resuelto, cada color está en una sola cara. Cuando se gira el cubo, los bordes y las esquinas se mueven y el cubo se revuelve. El desafío del rompecabezas es restaurar cada cubo a su posición original. El cubo es extremadamente desafiante porque hay un poco más de 43 quintillones (4.3 × 10 19) arreglos posibles, y solo una solución.
El cubo estándar de Rubik tiene lados de aproximadamente 2.2 pulgadas (5.7 cm) por cuadrado. También se han producido varios otros tamaños, como un mini cubo de 1,5 pulgadas (3,8 cm), un micro cubo de cadena de llaves de 0,8 pulgadas (2 cm) y un cubo gigante de 3,5 pulgadas (9 cm). Mientras que el cubo estándar es una segmentación de 3 × 3 × 3, también se han introducido otros tipos. Algunos de los más interesantes incluyen el cubo 2 × 2 × 2, el cubo 4 × 4 × 4 (llamado venganza de Rubik) y el cubo 5 × 5 × 5. La forma también ha sido variada y los rompecabezas en forma de tetraedro, pirámide y octaedro se encuentran entre los tipos que se produjeron. El cubo de Rubik también condujo al desarrollo de derivados del juego como el cubo de Rubik y el borrador Rub it cube.
Materias primas
Las piezas individuales que componen el cubo de Rubik se producen típicamente de plástico. Los plásticos son materiales de alto peso molecular que pueden producirse a través de diversas reacciones químicas llamadas polimerización. La mayoría de los plásticos utilizados en un cubo de Rubik son termoplásticos. Estos compuestos son rígidos, duraderos y pueden moldearse permanentemente en diversas formas. Los plásticos utilizados en el cubo de Rubik son acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) y nylon. Otros plásticos que se pueden usar incluyen polipropileno (PP), poliestireno de alto impacto (HIPS) y polietileno de alta densidad (HDPE).
Para propósitos decorativos, típicamente se agrega un colorante al plástico. Las piezas de un cubo de Rubik son típicamente negras. Durante la producción, se colocan pegatinas de colores en el exterior del cubo para indicar el color de un lado. Los plásticos que se utilizan durante la producción se suministran al fabricante en forma de gránulos con relleno y colorantes. Estos gránulos pueden cargarse en las máquinas de moldeo directamente.