Об изготовление своими руками моделей многогранников из бумаги

Даже беглый взгляд на галерею многогранников доказывает, что звёздчатые многогранники являются очень красивыми и декоративными. Совсем не сложно своими руками изготовить модель понравившегося многогранника из бумаги или картона. Всё, что требуется для создания бумажной модели - цветной картон, ножницы и клей.

Наиболее фундаментальным русскоязычным руководством по изготовлению бумажных моделей многогранников является книга: Веннинджер "Модели многогранников", 1974

В ней даются подробные инструкции по изготовлению 119-ти бумажных моделей многогранников, в том числе всех 75 однородных многогранников (включая правильные и полуправильные выпуклые и звездчатые многогранники), а также наиболее красивых звездчатых форм икосаэдра, икосододекаэдра и кубооктаэдра. В книге приводятся трафареты и шаблоны для вырезания из бумаги составных частей будущей модели (заготовок), а также даются схемы соединения частей между собой и таблицы раскраски. В тоже время читателю оставлена свобода для творчества: для некоторых моделей Веннинджер предлагает самостоятельно найти способ соединения деталей, дающий требуемую раскраску, или подумать над возможными вариантами раскраски. После прочтения книги Веннинджера вы научитесь самостоятельно проектировать новые звездчатые формы и изготавливать их модели из бумаги.

Изложение материала в книге Веннинджера эволюционное: в начале рассматривается понятие многогранника, описываются простые для понимания и изготовления модели правильных и полуправильных выпуклых многогранников (см. таблицу). Затем вводится понятие звездчатых форм, трехмерный калейдоскоп, анализируются принципы построения звездоформ и рассматриваются соответствующие бумажные модели. Завершается книга математическим определением и изготовлением моделей всех невыпуклых однородных многогранников, в том числе очень сложных "курносых" моделей. По причине эволюционности желательно читать книгу с самого начала, по крайней мере следует прочитать общие указания об изготовлении моделей, замечания о звездчатых формах и соединениях, а при изготовлении более сложных моделей надо читать соответствующие предварительные замечания. Единственный недостаток книги - увы, не цветные фотографии готовых моделей. Впрочем, вы можете смотреть интерактивные трехмерные модели соответствующих многогранников на этом сайте: в следующей таблице перечислены все модели из книги Веннинджер и даны ссылки на трехмерные модели и инструкции Веннинджера по изготовлению моделей многогранников из бумаги (чтобы увидеть примерный внешний вид готовой модели из бумаги, подведите курсор к соответствующей ссылке).

В нашей стране весомый вклад в изготовление и популяризацию бумажных моделей многогранников внесла Гончар Валентина Васильевна, архитектор и руководитель кружка бумажного моделирования. Её книги "Кристаллы" (1994) и "Модели многогранников" (1997, 2010) посвящены в основном платоновым и архимедовым телам, а также их отдельным звездчатым формам. Гончар В.В. предлагает упростить создание бумажных моделей за счет использования не заготовок отдельных граней, а единой выкройки, что сделает моделирование доступным даже для детей. Значительно преуспели в создании единых трафаретов и зарубежные авторы, причем трафареты найдены не только для выпуклых многогранников, но и даже для некоторых невыпуклых многогранников. В таблице ниже для примера даны ссылки на соответствующие трафареты и фотографии бумажных моделей сайта www.polyhedra.net. Впрочем, математику соответствующее упрощение раскраски моделей (вплоть до одноцветной) может показаться некоторым недостатком.

Другое направление, развитое Валентиной Васильевной - создание моделей многогранников в технике оригами (в идеале, без использования клея и ножниц). Ею создан "универсальный модуль оригами", складывая который можно получать отдельные звездчатые многогранники, и даже делать оригинальные подвижные модели - трансформеры. Созданная Валентиной модель-трансформер "раскрывающийся цветок" (видео, инструкции по изготовлению) получила всемирное признание.

Вплотную к созданию моделей многогранников из бумаги примыкает искусство кусудамы, т.е. создание красивых цветных шаров из бумаги. Некоторые кусудамы сами являются многогранниками, другие лишь сохраняют хорошо заметную симметрию правильных многогранников. Основная цель кусудам - эстетичный внешний вид бумажных моделей, кусудамы часто украшают бусинками, кисточками и т.д., о математической стрости в раскраске и строении речь не идет (впрочем, несомненна связь групп симметрии многогранников и внешней привлекательности кусудам). Приведенные примеры фотографий кусудами взяты с сайта http://ru-kusudama.livejournal.com.

В 2011 году издательство "Многогранники" поставило изготовление многогранников из бумаги на надежные коммерческие рельсы. Оно выпускает наборы "Волшебные грани". Каждый набор посвящен конкретному многограннику и содержит вырезанные и подогнанные детали, а также инструкции по изготовлению. Следует отметить отлично оформленный сайт, содержащий фотографии готовых моделей, видеоинструкции по их изготовлению (конечно, только из соответствующих наборов) и другие материалы. К сожалению, пока номенклатура многогранников из наборов "Волшебные грани" весьма ограничена; в таблице ниже представлен список ссылок на многогранники, для которых издавались наборы "Волшебные грани".

О сложности изготовления бумажных моделей многогранников

В столбце "Сложность" таблицы указано число деталей (граней), из которых состоит многогранник, а также количество различных типов шаблонов, которые потребуются для изготовления этих деталей из бумаги. Конечно, такое количество деталей потребуется, только если при изготовлении бумажной модели многогранника смежные грани раскрашиваются в различные цвета. Для однородных многогранников это оптимальный способ раскраски, но для звёздчатых форм и особенно соединений тел другая раскраска может оказаться более правильной и интересной. И всякий раз, когда смежные грани окрашиваются в одинаковый цвет, можно упростить изготовление модели, уменьшив количество заготовок и клеевых соединений. Например, модель "соединение пяти тетраэдров" имеет 60 граней (рисунок слева), но если каждый тетраэдр раскрашивать в свой цвет, то модель можно будет собрать всего из 20 деталей, по 4 детали каждого цвета (рисунок справа). В самом простом случае каждый выпуклый многогранник (а также некоторые не выпуклые) может быть изготовлен из единственной заготовки, однако при этом (если не использовать цветной принтер) получится лишь одноцветная модель. Впрочем, зачастую упрощенно раскрашенные или даже одноцветные бумажные модели многогранников весьма эффектны.

Примечание:
* Модели из книги Веннинджера №30, №55, №56, №63, №65 незначительно отличается от трехмерных моделей, представленные на сайте zvzd3d.ru. Это связано с тем, что на сайте звездчатые формы создаются автоматически специальным алгоритмом, заточенным на поиск наиболее красивых и разнообразных звёздчатых форм, в то время как Веннинджер выбирает звездчатые формы, наиболее простые с точки зрения изготовления модели из бумаги. Разность во внешнем виде моделей практически не заметна.