Hans Walser, [20190115]

Kepler-Stern-Abwicklung

Anregung: B. K., Z.

1   Welcher Kšrper ist das?

Die Abbildung 1 zeigt eine Abwicklung (in der Schule sagt man auch Netz) eines Kšrpers.

Abb. 1: Abwicklung

Um welchen Kšrper handelt es sich?

2   Bearbeitung

Eine heuristische SchŸler-†berlegung vermutet auf Grund des Titels, dass es sich um den Kepler-Stern (Abb. 2) handelt.

Allerdings glaubte ich zunŠchst nicht, dass es fŸr den Kepler-Stern eine zusammenhŠngende Abwicklung gibt. Der Kepler-Stern hat nŠmlich Ecken (sogenannte hyperbolische Ecken), bei denen acht gleichseitige Dreiecke zusammensto§en. Wir hŠtten dann in der Abwicklung acht Winkel von 60¡, zusammen also 480¡. Das ist mehr als der volle Winkel von 360¡, so dass es †berlappungen gŠbe.

Trotzdem zeigt die Abbildung 1 eine korrekte Abwicklung.

3   Kantendifferenzierung

Abb. 2: Kepler-Stern

In der Abbildung 2 sind die konvexen Kanten des Kepler-Sterns blau und die Hohlkanten rot gezeichnet. In der Abbildung 3 wurde die entsprechende FŠrbung in die Abwicklung Ÿbernommen.

Abb. 3: Kantendifferenzierung

4   Zuordnung der Ecken

In der Abbildung 4 sind A, B, C, D, E, F, G, H die Ecken des dem Kepler-Stern umbeschriebenen WŸrfels. Bei ihnen sto§en je drei gleichseitige Dreiecke zusammen. Die Ecken I, K L, M, N, O sind die hyperbolischen Ecken des Kepler-Sterns. Bei ihnen sto§en je acht gleichseitige Dreiecke zusammen. Diese Ecken, fŸr sich allein genommen, bilden zusammen mit den roten Kanten ein regelmŠ§iges Oktaeder.

           

Abb. 4: Bezeichnung der Ecken

Abb. 5: Bezeichnung der Ecken in der Abwicklung

Ganz links in der Abbildung 5 kommt zweimal der Punkt K vor. Diese beiden Punkte sind zu identifizieren. So erhalten wir ein gleichseitiges Dreieck KMO. Dieses bildet das Bodendreieck des Tetraeders mit der Spitze F. Dieses Tetraeder ist in der Abbildung 5 gut erkennbar.

5   FlŠchenfarben

Der Kepler-Stern kann als Durchdringungsfigur zweier regelmŠ§iger Tetraeder gesehen werden. Damit sind insgesamt acht Ebenen im Spiel. Diese sind in den Abbildungen 6 und 7 je mit einer Farbe gekennzeichnet. FŸr das eine Tetraeder wurden die Farben rot, grŸn, blau und hellgrau verwendet, fŸr das zweite Tetraeder die Farben hellblau (zyan), magenta, gelb und dunkelgrau.

Abb. 6: Farbige Ebenen

Die Abwicklung der Abbildung 7 ist entsprechend gefŠrbt.

Abb. 7: Farben in der Abwicklung

6   Spiel mit Schnittmustern

Die Abbildung 8 gibt das prinzipielle Schnittmuster fŸr den Keplerstern. Es fŸhrt allerdings bei Verwendung von DIN A4 Papier zu einem recht kleinen Modell.

Abb. 8: Schnittmuster

Wir kšnnen das Schnittmuster aber auch aus mehreren Teilen zusammensetzen.

6.1  Drittel des Schnittmusters

Die Abbildung 9 gibt einen Drittel des Schnittmusters, ohne Farbe.

Abb. 9: Drittel-Schnittmuster

Ein solcher Drittel, fŸr sich allein genommen, ist ein Schnittmuster des regelmŠ§igen Oktaeders.

Wir schneiden drei Kopien der Abbildung 9 aus, kleben sie passend zusammen, so dass das Schnittmuster der Abbildung 8 entsteht und fŠrben entsprechend. Dann falten wir gemŠ§ der Kantendifferenzierung der Abbildung 3.

6.2  Sechstel des Schnittmusters

FŸr ein noch grš§eres Modell kšnnen je drei Teilschnittmuster der Abbildungen 10a und 10b verwendet werden.

Abb. 10a: Sechstel-Schnittmuster

Abb. 10b: Sechstel-Schnittmuster

Diese beiden Schnittmuster sind bezŸglich der Anordnung der Klebelaschen spiegelbildlich, sonst aber gleich. FŸr sich allein genommen ist es je ein Schnittmuster des regelmŠ§igen Tetraeders.

7   Zusammenbau

Beim Zusammenkleben bin ich vorgegangen wie folgt. ZunŠchst habe ich aus den Dreiecken des Mittelbandes der Abbildung 8 eine Folge von Tetraedern ohne Boden geklebt. Die Abbildungen 11 und 12 zeigen diesen Zwischenschritt.

Abb. 11: Zwischenschritt

Abb. 12: Realer Zwischenschritt

Die Abbildung 13 zeigt das Papiermodell des Kepler-Sterns.

Abb. 13: Papiermodell