Kubus Rubik

Latar Belakang

Kubus Rubik adalah teka-teki mainan yang dirancang oleh Erno Rubik pada pertengahan 1970-an. Ini adalah perangkat berbentuk kubus yang terdiri dari potongan kubus yang lebih kecil dengan enam wajah yang memiliki warna berbeda. Metode utama pembuatan melibatkan pencetakan injeksi dari berbagai bagian komponen, kemudian perakitan, pelabelan, dan pengemasan berikutnya. Kubus sangat populer selama tahun 1980-an, dan pada puncaknya antara tahun 1980 dan 1983, 200 juta kubus terjual di seluruh dunia. Hari ini penjualan terus menjadi lebih dari 500.000 kubus terjual di seluruh dunia setiap tahun.

Kubus Rubik tampaknya terdiri dari 26 kubus yang lebih kecil. Dalam keadaan terpecahkan, ia memiliki enam wajah, masing-masing terdiri dari sembilan wajah persegi kecil dengan warna yang sama. Meskipun tampak bahwa semua wajah kecil dapat dipindahkan, hanya sudut dan tepi yang benar-benar dapat bergerak. Kubus tengah masing-masing tetap dan hanya berputar di tempat. Ketika kubus dipisah dapat dilihat bahwa kubus tengah masing-masing dihubungkan oleh poros ke inti bagian dalam. Sudut dan tepinya tidak terpaku pada apa pun. Ini memungkinkan mereka untuk bergerak di sekitar kubus tengah. Kubus mempertahankan bentuknya karena sudut dan tepinya saling menahan pada tempatnya dan dipertahankan oleh kubus tengah. Setiap bagian memiliki tab internal yang ditahan oleh kubus tengah dan terperangkap oleh bagian di sekitarnya. Tab ini dibentuk agar pas di sepanjang trek melengkung yang dibuat oleh bagian belakang potongan lainnya. Kubus pusat diperbaiki dengan pegas dan paku keling dan mempertahankan semua bagian di sekitarnya. Pegas memberikan tekanan yang tepat untuk menahan semua bagian di tempatnya sambil memberikan fleksibilitas yang cukup untuk fungsi yang mulus dan memaafkan.

Sejarah

Pembuat teka-teki telah menciptakan masalah untuk dipecahkan orang selama berabad-abad. Beberapa teka-teki paling awal berasal dari zaman Yunani dan Romawi kuno. Orang Cina memiliki teka-teki cincin yang diperkirakan telah dikembangkan selama abad kedua M Ini pertama kali dijelaskan oleh matematikawan Italia Girolamo Carolano (Cardan) pada tahun 1550. Ketika mesin cetak ditemukan, buku-buku lengkap tentang masalah matematika dan mekanik yang dirancang khusus untuk rekreasi diedarkan.

Dari teka-teki awal dan masalah kata, teka-teki mainan dikembangkan secara alami. Pada tahun 1857, matematikawan Irlandia Sir William Hamilton menemukan teka-teki Icosian. Sekitar tahun 1870, 15 Puzzle yang terkenal diperkenalkan, dilaporkan oleh Sam Lloyd. Teka-teki ini melibatkan ubin numerik yang harus ditempatkan secara berurutan dan menjadi sangat populer di awal abad kedua puluh. Pada tahun 1883, matematikawan Prancis Edouard Lucas menciptakan teka-teki Menara Hanoi. Teka-teki ini terdiri dari tiga pasak dan sejumlah cakram dengan ukuran berbeda. Tujuannya adalah untuk menempatkan cakram pada pasak dalam urutan yang benar.

Ada berbagai teka-teki yang melibatkan ubin persegi berwarna dan kubus berwarna. Beberapa pendahulu awal kubus Rubik termasuk perangkat seperti Katzenjammer dan teka-teki Mayblox. Teka-teki Mayblox diciptakan oleh matematikawan Inggris Percy MacMahon pada awal 1920-an. Pada 1960-an, Parker Bothers memperkenalkan mainan jenis puzzle kubus lain yang disebut Insanity Instan. Mainan ini mencapai tingkat popularitas sedang di Amerika Serikat. Awal 1970-an membawa serta perangkat yang disebut Pyraminx, yang ditemukan oleh Uwe Meffert. Mainan ini berbentuk piramid yang memiliki potongan-potongan bergerak yang harus dijajarkan sesuai warna.

Erno Rubik, seorang arsitek dan profesor di Universitas Budapest mengembangkan prototipe kerja pertama kubus Rubik pada tahun 1974. Ia menerima paten Hungaria pada tahun 1975. Rupanya, itu juga dirancang secara independen oleh Terutoshi Ishige, seorang insinyur dari Jepang, yang menerima paten Jepang pada tahun 1976. Profesor Rubik menciptakan kubus sebagai alat bantu mengajar bagi murid-muridnya untuk membantu mereka mengenali hubungan spasial tiga dimensi. Ketika dia menunjukkan prototipe kerja kepada murid-muridnya, itu langsung menjadi hit.

Selama beberapa tahun berikutnya, Rubik bekerja dengan produsen untuk memungkinkan produksi kubus dalam skala massal. Setelah tiga tahun pengembangan, kubus pertama tersedia di rak toko mainan di Budapest. Sementara kubus tetap populer di Lapar, suasana politik saat itu membuatnya sulit untuk diperkenalkan di Amerika Serikat. Dua orang yang paling bertanggung jawab untuk membuat kubus sukses secara internasional adalah Dr. Laczi Tibor dan Tom Kremer dari Seven Towns Ltd., London. Seven Towns melisensikan penemuan Rubik Cube dari Profesor Rubik untuk distribusi di seluruh dunia. Dr. Tibor bekerja di dalam Hungry untuk meyakinkan para birokrat agar mengizinkan teknologi tersebut keluar dari negara tersebut. Kremer menemukan pembuat mainan Amerika Serikat, perusahaan Ideal Toy, yang bersedia membantu memasarkan produk tersebut. Produk ini langsung menjadi hit, dan selama tahun 1980-an, lebih dari 200 juta kubus terjual. Sekitar tahun 1983, hiruk pikuk popularitas kubus mulai berkurang dan penjualan melambat secara drastis. Itu tetap dalam produksi skala kecil sampai Seven Towns mengambil alih pemasaran, dan melisensikan Rubik Cube ke Perusahaan Oddzon untuk pasar Amerika Serikat pada tahun 1995. Sejak saat itu penjualan terus meningkat menjadi lebih dari 500.000 unit per tahun.

Desain

Bagian terpenting dalam pembuatan kubus rubik adalah merancang cetakan untuk berbagai potongan. Cetakan adalah rongga yang diukir menjadi baja yang memiliki bentuk kebalikan dari bagian yang akan dihasilkannya. Ketika plastik cair dimasukkan ke dalam cetakan, itu mengambil bentuk cetakan saat mendingin. Pembuatan cetakan sangat presisi. Rongga sangat dipoles untuk menghilangkan cacat di permukaan. Cacat apa pun akan direproduksi pada masing-masing dari jutaan keping yang akan dihasilkan cetakan. Dalam pembuatan bagian kubus, cetakan dua potong biasanya digunakan. Selama produksi, kedua potongan cetakan disatukan untuk membentuk bagian plastik dan kemudian dibuka untuk melepaskannya. Alat ini mencakup pin ejektor yang melepaskan bagian cetakan dari alat saat dibuka. Semua bagian dicetak dengan alat gating otomatis yang secara otomatis menghapus bagian dari sariawan saat dikeluarkan. Cetakan juga diproduksi dengan sedikit lancip, yang disebut sudut pelepas, yang membantu pelepasan. Akhirnya, ketika cetakan dirancang, cetakannya sedikit lebih besar dari potongan-potongan yang pada akhirnya akan mereka hasilkan. Ini karena ketika plastik mendingin, mereka menyusut. Plastik yang berbeda akan memiliki tingkat penyusutan yang berbeda, dan setiap alat harus dirancang khusus untuk bahan yang akan digunakan.

Kubus komersial terdiri dari enam kubus tetap, delapan kubus bergerak di sudut dan 12 kubus bergerak di tepi. Setiap kubus adalah salah satu dari enam warna. Kubus Rubik memiliki warna merah, kuning, biru, hijau, putih, dan oranye. Dalam keadaan terpecahkan, setiap warna hanya pada satu wajah. Ketika kubus diputar, tepi dan sudut bergerak dan kubus menjadi acak. Tantangan teka-teki ini adalah mengembalikan setiap kubus ke posisi semula. Kubus sangat menantang karena jumlahnya sedikit lebih dari 43 triliun (4,3 × 10 ¹⁹ ) kemungkinan pengaturan, dan hanya satu solusi.

Kubus Rubik standar memiliki sisi sekitar 2,2 inci (5,7 cm) per persegi. Berbagai ukuran lain juga telah diproduksi seperti kubus mini berukuran 1,5 inci (3,8 cm), kubus mikro gantungan kunci berukuran 0,8 inci (2 cm), dan kubus raksasa berukuran 3,5 inci (9 cm). Sementara kubus standar adalah segmentasi 3 × 3 × 3 jenis lain juga telah diperkenalkan. Beberapa yang lebih menarik termasuk kubus 2 × 2 × 2, kubus 4 × 4 × 4 (disebut Pembalasan Rubik) dan kubus 5 × 5 × 5. Bentuknya pun beragam dan teka-teki berupa tetrahedral, piramida, dan oktahedral termasuk jenis yang diproduksi. Kubus Rubik juga mengarah pada pengembangan turunan permainan seperti teka-teki kubus Rubik dan penghapus kubus Rubik.

Bahan Baku

Potongan individu yang membentuk kubus Rubik biasanya terbuat dari plastik. Plastik adalah bahan dengan berat molekul tinggi yang dapat diproduksi melalui berbagai reaksi kimia yang disebut polimerisasi. Sebagian besar plastik yang digunakan dalam kubus Rubik adalah termoplastik. Senyawa ini kaku, tahan lama, dan dapat dibentuk secara permanen menjadi berbagai bentuk. Plastik yang digunakan dalam kubus rubik adalah akrilonitril butadiena stirena (ABS) dan nilon. Plastik lain yang mungkin digunakan termasuk polypropylene (PP), high impact polystyrene (HIPS), dan high density polyethylene (HDPE).

Untuk tujuan dekoratif, pewarna biasanya ditambahkan ke plastik. Potongan-potongan kubus Rubik biasanya berwarna hitam. Selama produksi, stiker berwarna diletakkan di bagian luar kubus untuk menunjukkan warna sisi. Plastik yang digunakan selama produksi dipasok ke produsen dalam bentuk pelet lengkap dengan bahan pengisi dan pewarna. Pelet ini kemudian dapat dimuat ke dalam mesin cetak secara langsung.

Manufaktur
Proses

Pembuatan prototipe kubus Rubik pertama adalah dengan tangan. Selama akhir 1970-an, metode untuk produksi massal dikembangkan dan terus digunakan sampai sekarang. Biasanya, produksi adalah proses langkah demi langkah yang melibatkan pencetakan injeksi potongan, pemasangan potongan, dekorasi kubus Rubik, dan menempatkan produk jadi dalam kemasan.

Cetakan

• 1 Saat produksi dimulai, pelet plastik diubah menjadi bagian kubus Rubik melalui cetakan injeksi. Dalam proses ini, pelet dimasukkan ke dalam hopper mesin cetak injeksi. Mereka dilelehkan ketika dilewatkan melalui sekrup yang dikontrol secara hidraulik. Saat sekrup berputar, plastik yang meleleh diangkut melalui nosel dan dipaksa secara fisik, atau disuntikkan, ke dalam cetakan. Tepat sebelum kedatangan plastik cair, kedua bagian cetakan disatukan untuk membuat rongga yang memiliki bentuk yang identik dengan bagian kubus Rubik. Ini bisa menjadi tepi, sudut, atau bagian tengah. Di dalam cetakan, plastik ditahan di bawah tekanan selama waktu tertentu dan kemudian dibiarkan dingin. Saat didinginkan, plastik mengeras di dalam cetakan. Setelah cukup waktu berlalu, bagian cetakan dibuka dan potongan kubus dikeluarkan. Cetakan kemudian ditutup kembali dan proses dimulai lagi. Setiap kali mesin mencetak satu set suku cadang adalah satu siklus mesin. Waktu siklus kubus Rubik adalah sekitar 20 detik.
• 2 Setelah bagian kubus dikeluarkan dari cetakan, mereka dijatuhkan ke tempat sampah dan diperiksa dengan tangan untuk memastikan bahwa tidak ada bagian yang rusak parah yang digunakan. Bahan limbah sariawan disisihkan untuk digunakan kembali atau dibuang. Bahan limbah dapat digiling dan dicairkan kembali untuk membuat suku cadang baru, namun bahan yang digiling ulang dapat terdegradasi dan menyebabkan suku cadang berkualitas buruk. Kubus rubik selalu terbuat dari bahan murni dan tidak pernah menggunakan plastik bekas.

Perakitan suku cadang

• 3 Bagian kubus Rubik dibawa ke jalur perakitan. Dalam fase produksi ini, potongan-potongan kubus individu disatukan. Dimulai dengan inti nilon, setiap kubus tengah ABS dipaku ke inti dengan pengatur jarak pegas. Paku keling dikontrol dengan hati-hati dengan penghentian kedalaman untuk memastikan pegas dikompresi dalam jumlah yang tepat. Setiap kubus tengah memiliki penutup plastik yang direkatkan untuk menyembunyikan paku keling. Salah satu dari enam kubus tengah dibiarkan sampai bagian terakhir dari rakitan. Tepi ABS dan bagian sudut ditumpuk satu per satu di sekitar inti. Kubus dibangun dari bawah ke atas dan bagian terakhir yang akan dirakit adalah kubus tengah terakhir yang kembali dipaku ke inti dengan pengatur jarak pegas dan tutup terakhir direkatkan.

Pelabelan

• 4 Selanjutnya, wajah kubus Rubik perlu diberi label. Label terbuat dari bahan polypropylene lembaran yang dicetak dengan warna. Lembar PP yang dicetak kemudian dilaminasi dengan penutup pelindung PP bening. Bahan tersebut kemudian dipotong dengan label digulung ke gulungan. Label dibuat dengan kesembilan kotak dari setiap wajah yang benar-benar sejajar. Dengan cara ini label dapat disejajarkan dengan sempurna saat diterapkan ke kubus.

Kemasan

• 5 Setelah semua pelabelan selesai, kubus dimasukkan ke dalam kemasan akhir. Ini bisa berupa kotak kecil yang berisi buklet instruksi atau kemasan blister plastik dengan alas karton. Paket ini memiliki tujuan ganda untuk melindungi kubus Rubik dari kerusakan yang disebabkan oleh pengiriman dan iklan produk. Paket kubus Rubik dimasukkan ke dalam kotak dan dipindahkan ke palet. Palet kemudian dimuat ke truk dan produk dikirim ke seluruh dunia.

Kontrol Kualitas

Untuk memastikan bahwa setiap mainan akan menjadi produk berkualitas tinggi, inspektur kontrol kualitas memeriksa produk pada setiap fase produksi. Pelet plastik yang masuk diuji secara kimia untuk menentukan apakah memenuhi spesifikasi kimia tertentu. Ini termasuk pemeriksaan penampilan, warna, titik leleh, toksisitas, dan berat molekul.

Kualitas bagian individu juga diperiksa setelah keluar dari cetakan. Karena ribuan suku cadang dibuat setiap hari, pemeriksaan lengkap akan sulit. Akibatnya, inspektur garis dapat secara acak memeriksa bagian plastik pada interval waktu yang tetap dan memeriksa untuk memastikan mereka memenuhi spesifikasi ukuran, bentuk, dan konsistensi. Metode pengambilan sampel ini memberikan indikasi yang baik tentang kualitas keseluruhan produksi kubus Rubik. Hal-hal yang dicari antara lain bagian yang cacat, bagian yang tidak terpasang dengan benar dan pelabelan yang tidak sesuai. Sementara inspeksi visual adalah metode pengujian utama yang digunakan, pengukuran yang lebih ketat juga dapat dilakukan. Alat ukur digunakan untuk memeriksa panjang, lebar, dan tebal setiap bagian. Biasanya, perangkat seperti jangka sorong, mikrometer, atau mikroskop digunakan. Sesaat sebelum memasukkan kubus ke dalam kemasan, kubus mungkin dipelintir untuk memastikan kubus itu menyatu dan berfungsi dengan baik. Ini dapat dilakukan dengan tangan atau dengan mesin bubut. Jika sebuah mainan ditemukan rusak, maka mainan itu disingkirkan untuk dikerjakan ulang nanti.

Masa Depan

Sementara popularitas kubus Rubik yang ekstrem mereda sekitar tahun 1984 Kubus Rubik dimulai dengan inti nilon. Kotak plastik kemudian dilampirkan dari bawah ke atas dengan label dilampirkan terakhir. baru-baru ini membuat comeback yang signifikan. Ini adalah hasil dari upaya pemasaran yang mengesankan oleh Seven Towns. Kedepannya, upaya pemasaran ini harus terus dilakukan untuk meningkatkan penjualan rubik's cube. Selain kubus, teka-teki turunan lainnya telah diperkenalkan termasuk ular Rubik, triamid Rubik, dan teka-teki lipat ajaib Rubik. Diharapkan varian baru juga akan diperkenalkan dalam waktu dekat.

Tempat Belajar Lebih Lanjut

Buku

Chabot, J. F. Pengembangan Mesin dan Metode Pengolahan Plastik. Brookfield:Masyarakat Insinyur Plastik, 1992.

Lainnya, Kirk. Ensiklopedia Teknologi Kimia. Jil. 22, 1992.

Rubik, E. Ringkasan Kubik Rubik. Oxford University Press, 1987.

Seymour, R., dan C. Carraher. Kimia Polimer. New York:Marcel Dekker, Inc., 1992.

Lainnya

Seven Towns Ltd. Halaman Web Online Rubik. 27 September 2001. .

Paten Amerika Serikat no. 4378116.

Paten Amerika Serikat no. 4471959.

Halaman Web Museum Puzzle Virtual. 27 September 2001. .

Perry Romanowski

Steven Perrin