Ein scheinbar frei schwebendes Lego-Modell wie oben im Teaser-Bild? Das habt Ihr sicher auch schon irgendwo im Internet gesehen. Und es ist faszinierend: Eine Skulptur, die aussieht, als würde sie frei schweben. Ich habe mal in Töchterleins Lego-Kiste gegriffen und mir eine gebaut. Das geht erstaunlich einfach mit Standard-Bausteinen.
Was ist eigentlich Tensegrity?
Tensegrity ist laut Wikipedia "ein Kofferwort aus tension (Zugspannung) und integrity (Ganzheit, Zusammenhalt)". Das beschreibt das scheinbar freischwebende System recht genau. Hier ist kein Zaubertrick am Werk, auch wenn die scheinbar lockeren Verbindungen auf den ersten Blick intuitiv keine Stabilität erlauben: Es sieht wie Anti-Schwerkraft aus und man denkt, das kann nicht halten, weil es keine offensichtlichen Stützmechanismen gibt.
Doch wie sooft im Leben geht es schlicht um Physik: Eine Figur, Skulptur oder eben ein Lego-Modell, das mit Zugspannung und ein wenig Geschick zusammenhält – und dabei auch noch stabil genug ist, um etwa eine Lego-Figur oder weitere Aufbauten zu tragen. Wie ist das möglich? Stark vereinfacht: Mit ein wenig Newton, Schwerkraft und dem Hebelgesetz.
Tensegrity: Einfach nur schlau angewandte Mittelstufen-Physik
Denn im Grunde ist eine einfache Tensegrity-Figur – so würde ich das als Nicht-Physiker sagen, auch wenn das vermutlich nicht korrekt ist – nichts anderes als eine gut ausbalancierte Wippe, bei der das Hebelgesetz für die Stabilität sorgen. Falls ich hier falsch liege, lasst es mich in den Kommentaren wissen – ich freue mich über eine echte physikalische Erklärung.
Wie bei der Wippe auf dem Kinderspielplatz ist der Dreh- und Angelpunkt dabei aber nicht eine zentrale Achse, sondern eine zentrale Aufhängung. Über den Hebel wird das Modell mit Hilfe der beiden anderen Befestigungen ausbalanciert. Tensegrity-Modelle, die es für kleines Geld fertig zu kaufen gibt, arbeiten alle nach diesem Prinzip: Kraft und Gegenkraft. Auch wenn das auf den ersten Blick nicht so aussieht.
Teileliste für ein einfaches Lego-Tensegrity-Modell
Wie dem auch sei: Ich wollte ein solches Modell bauen, deshalb kramte ich einige Teile – ausschließlich Standard-Bausteine (!) aus der Legokiste meiner Tochter. Das Tensegrity-Modell muss stabil stehen, weshalb sich eine große Bodenplatte anbietet. Ansonsten kommen nur 2x2-Blöcke, 4x2-Blöcke, ein 8x2-Block und drei Platten, einmal 4x2, einmal 6x2 und einmal 12x2, zum Einsatz. Hier die genaue Teileliste für mein Tensegrity-Modell:
- 1x Kleine Bodenplatte 16x8
- 24x Block 4x2
- 7x Block 2x2
- 1x Block 6x2 (oder 2x 3x2)
- 1x Platte 12x2
- 1x Platte 6x2
- 1x Platte 4x2
- 2x Stein 3x1
- Ein wenig Nähgarn
Ihr könnt das Thema natürlich variieren und andere Steine einsetzen. 4x2er habe ich vor allem wegen der Stabilität und des Gewichts gewählt, schafft Ihr die Konstruktion auch leichtfüßiger – etwa mit Technic-Teilen – ist das auch kein Problem.
Für stabile Aufhängung sorgen
Wichtig ist vor allem eines: Die stabile zentrale Aufhängung an einem ca. 2 Bausteine langem Faden, mit der das Modell buchstäblich den Dreh- und Angelpunkt bildet. Ihr müsst an dieser Stelle also darauf achten, dass der Faden möglichst gut befestigt ist. Von Knoten würde ich absehen, denn Ihr müsst das Modell gegebenenfalls nachjustieren.
Baut jetzt zunächst den am Boden verankerten Teil der Konstruktion. Bei meinem Modell habe ich einfach 10 4x2-Blöcke gestapelt und die Konstruktion mit einer um 3 Noppen-Reihen überhängenden 6x2-Platte abgeschlossen. Der blaue 4x2-Stein darauf dient nur dem Halten des Garns, das ich schon eingeklemmt habe.
Anschließend könnt Ihr Euch der Konstruktion des "schwebenden" Teils widmen. Hier habe ich zunächst drei 2x1-Steine als "Fundament" gesetzt: So kann ich die Konstruktion ohne Gefummel fertigstellen. Die drei Steine werden später wieder entfernt.
Der eigentliche schwebende Teil besteht aus einem "Gegengewicht", in meinem Fall 8 4x2-Blöcken. Anschließend habe ich darauf den "Arm" mit drei 4x2-Blöcken und fünf 2x2-Blöcken gebaut. Den oberen Abschluss bildet die lange 12x2-Platte, die gleichzeitig als Hebel dient. Auf dieser habe ich den 6x2-Stein montiert, um darüber die "Halteseile" zu spannen. Die 4x2-Platte dient nur dazu, das Garn festzuklemmen. Anschließend habe ich die Halteseile gespannt und unten mit je einem 4x2, einem 2x2 und einem 3x1 gesichert: An dieser Stelle ist viel Zug im System.
Habt Ihr alle Schnüre gespannt, könnt Ihr die drei 2x1-Steine wegnehmen: Das Tensegrity-Modell sollte jetzt stabil stehen. Auf der Seite mit Gewicht und ohne Halteschnüre könnt Ihr anschließend sogar etwas aufbauen, weil die Lego-Antischwerkraft-Konstruktion, solange man sie nicht nach rechts über den Kipppunkt schiebt, auf dieser Seite sehr stabil ist.
Und das war es im Grunde auch schon: Das Tensegrity-Modell steht und sieht gut aus. Ich habe für mein Modell zufällige Steine aus der riesigen Legokiste gefischt. Wenn Ihr lieber ein nicht so buntes Modell haben möchtet, müsst Ihr Euch natürlich farblich passende Steine zusammensuchen. Und wie gesagt: Ihr könnt die Konstruktion beliebig variieren, der Trick ist letztlich, dass der Hebel links und die Halteseile rechts über die zentrale Aufhängung ein ausgeglichenes System bilden.
Hier noch ein Blogbeitrag von Toypro mit einigen interessanten Lego-Tensegritiy-Modellen: https://www.toypro.com/de/news/463/kannst-du-auch-ein-lego-r-tensegrity-bauen-beispiele-bauanleitung
Habt Ihr auch ein Tensegrity-Modell mit Lego gebaut? Wir freuen uns über Links in den Kommentaren.
