Hydroponie – plakátové dítě hnutí městského zemědělství – je založena na myšlence pěstování rostlin bez půdy, ale zavěšením jejich kořenů v živných roztocích.

Produkce potravin tímto způsobem vyžaduje o 95 % méně vody, chemikálií a pesticidů než pozemní farma a je 2-4× prostorově efektivnější. Nemluvě o tom, že je určen pro pěstování potravin v interiéru a ve městech, což znamená, že pokud žijete v oblastech se smrtelně chladnými zimami, můžete v podstatě po celý rok získávat čerstvé produkty z vlastního obývacího pokoje. To má zase ještě další vlnový efekt, pokud jde o podporu místní ekonomiky, snížení emisí z dopravy a snížení materiálového odpadu.

V souhrnu má hydroponie velký potenciál pro výživu našich rostoucích měst v nadcházejících desetiletích. Není to univerzální náhrada pozemního zemědělství, ale za určitých okolností prostě dává větší smysl.

Ale tady je to, co smysl nedává… snažit se jeden z těchto systémů STAVĚT (věřte mi, zkoušel jsem to).

Nejoblíbenější druh hydroponického systému se nazývá Nutrient Film Technique (NFT). Funguje na principu

• Spojení sítě žlabů, obvykle z pvc potrubí
• Podél nich jsou umístěny otvory pro koše na rostliny (malé perforované kazety, ve kterých rostliny rostou, aby jejich kořeny mohly viset ze dna)
• Naplnění kádě vodou a směsí živin a její umístění na dno systému
• Vložení čerpadla do této kádě (něco jako to, které se dává do akvária) a vedení jeho kabelu až na vrchol systému.

Takto budou při zapnutí čerpadla

• přečerpávány živiny z kádě do systému. otvoru v horní části
• proudí žlábky, kde se k nim dostanou kořeny
• a dole se opět vylijí do kádě

Loni v létě, když jsem byl na farmářské výpravě, řekl jsem tátovi, že jeden takový systém sestavíme. Tak jsme zajeli do home depot a koupili několik metrů pvc potrubí, kolenové spoje, koše na rostliny, živiny a čerpadlo. V podstatě všechno, co bylo potřeba k výrobě jednoho z těchto systémů.

Můj táta, který byl v dávné minulosti truhlářem, měl svorky, vrtáky a mazivo potřebné k řezání a lepení všech těchto věcí dohromady. Tak jsem si říkal, že bych to mohl udělat bez té krve, potu a slz.

Prostě bych pvc potrubí rozřezal na pětimetrové žlábky, podél nich každých 6 palců vyvrtal 2 palce široké díry a mezi ně vlepil koleno a T-spojky.

Podle toho jsem se pustil do řezání a vrtání a po té první hodině se mi podařilo udělat jednu díru.

Jen jednu díru.

A po zbytek léta materiál jen tak ležel v naší kůlně a od té doby jsem na něj nesáhl.

Není to příběh o houževnatosti.

Každopádně rozhodně nejsem ten nejšikovnější člověk, který kdy chodil po planetě, takže existuje spousta lidí, kteří jsou mnohem talentovanější než já a kteří se o výrobu takových systémů pokoušeli a uspěli.

Ale je tu jedna věc. Málokterý člověk, který bydlí v paneláku ve městě, je převlečený zlý řemeslník. Nemluvě o tom, že většina lidí pravděpodobně nemá nářadí, svorky a vrtačky potřebné k výrobě jednoho z těchto systémů, které by se jen tak povalovaly.

Hydroponie je sice určena pro města a lidi, kteří v nich žijí, ale není úplně určena k tomu, aby ji vyráběli oni.

Což je podle mě dost velké omezení.

3D tisk je druh aditivní výroby, která má co do činění s vytvářením objektu jeho rozřezáním na mnoho řezů a jejich vytištěním jednoho na druhý.

Pokud bychom to aplikovali na výrobu hydroponických systémů, místo toho, abyste trávili nespočet hodin sekáním plastových trubek, abyste mohli mít po celý rok čerstvý salát, můžete si doslova jen nechat vytlačit tiskárnu od základu.

Zní to mnohem jednodušeji.

Ale řekněme, že vy – oportunistický městský farmář – se rozhodnete zaplnit svou obývací stěnu desetimetrovým NFT výmyslem. O pár měsíců později si uvědomíte, že by bylo lepší umístit ji na jiné místo. Jenže na tomto místě nemáte dost místa pro 10 stop rostlin, ale máte dost místa na přidání dalších vertikálních úrovní.

No, v podstatě váš současný systém není kompatibilní. Ale protože je vše vytištěno v jednom velkém kusu, musíte buď vyndat všechny nástroje, které nemáte, abyste vše předělali, nebo začít od nuly.

Ale co kdybychom vytiskli 3D modulární hydroponickou jednotku? Třeba 15cm koryto, které by se dalo spojit s dalšími 15cm koryty, aby bylo tak široké nebo vysoké, jak chceš?“

Tak by stačilo, kdybys potřeboval udělat jakoukoli změnu, jen jednotlivé moduly rozebrat a zase jinak složit.

Takže v podstatě nemusíte začínat od začátku pokaždé, když se rozhodnete, že nemáte dost salátu.

V tomto článku si projdeme můj návrh modulárního 3D tištěného hydroponického systému NFT.

Systém se bude skládat z několika modulárních válců o průměru 10 cm, délce 15 cm a prostoru pro jedno koryto pro rostliny o velikosti 5 cm.

K návrhu hydroponického modulu jsem použil program TinkerCAD, což je bezplatná online platforma CAD (computer assisted design), pomocí které můžete navrhovat 3D tisknutelné objekty.

TinkerCAD má knihovnu s hromadou různých tvarů, čísel a písmen, ze kterých můžete sestavit v podstatě cokoli. My použijeme techniku zvanou segmentace – tj. rozdělení modulu na menší tvary a jejich následné složení dohromady.

Krok 1: Trubka

Koryto, ve kterém budou rostliny růst, bude dlouhé 150 mm, bude mít vnější průměr 100 mm a tloušťku materiálu 5 mm.

Za tímto účelem budeme

1. konstruovat válec o průměru 100 mm a délce 150 mm
2. duplikovat tento válec a zmenšit jeho průměr na 90 mm
3. udělat v něm díru (kliknutím na ikonu v pravém horním rohu)

Díra je v podstatě záporný prostor, takže kdykoli se spojí s jiným objektem, vytvoří v něm otvor tohoto tvaru. Něco jako když procházíte sněhovou břečkou, vaše bota vytvoří díru, která má tvar vaší nohy ve sněhu.

Tento válec s dírou pak sloučíme do středu původního válce.

Tyto dva tvary jsou nyní nezávislé, a protože chceme, aby tvořily jeden společný tvar, vybereme je oba a stiskneme funkci seskupení. Tím je v podstatě slepíme dohromady, takže pokud pohneme jedním, pohneme i druhým.

Poté použijeme nástroj pro otáčení (malá šipka kolem vybraného tvaru) a otočíme objekt do strany o 90 stupňů tak, aby spočíval na zakřiveném povrchu.

Krok 2: Záhon pro rostliny

Typický koš na rostliny má rozměr 2.5 cm poloměr, a proto chceme, aby otvor, ve kterém tento košík spočívá, byl ekvivalentní.

Toho dosáhneme, vytvoříme

1. Válec
2. Přidělíme mu průměr 50 mm a výšku 35 mm
3. Vytvoříme mu otvor
4. Pomocí nástroje pro vyvýšení (šipka nahoru nad vybraným tvarem) jej zvýšíme o 65 mm
5. Přesuneme jej do středu válce trubky tak, aby mezi ním a oběma okraji válce trubky bylo 50 mm. Tato kruhová plocha otvoru by měla lícovat se zakřivením většího trubkového válce.

A samozřejmě vše seskupte!

Krok 3: Šrouby

Aby byl tento modul modul modulární, musí se z něj stát tesel (když jich poskládáte několik, dokonale do sebe zapadnou a nezůstanou žádné mezery).

To znamená, že můžeme předstírat, že jeden konec trubice bude přišroubován k druhému konci trubice. V tuto chvíli jsou však oba konce stejně velké, takže jeden do druhého fyzicky nezapadne.

Abychom to napravili, přidáme k jednomu konci nástavec se stejným vnějším průměrem, jako je vnitřní průměr velké trubky (90 mm), a stejnou tloušťkou materiálu.

Pro tento účel vezmeme

1. válec a dáme mu výšku 20 mm a průměr 90 mm.
2. Zdvojíme ho a zmenšíme jeho průměr na 80 mm
3. Vytvoříme v něm otvor a sloučíme ho do středu původního válce.
4. A… seskupíme je!“

Poté jím můžeme pootočit do strany o 90 stupňů a sloučit ho o 5 mm do jednoho konce větší trubky.

Takže teď můžeme tyto dva různé konce v pohodě spojit, ale nic je nedrží na místě. S trochou boční síly se mohou jednoduše rozpojit.

Abychom to tedy vyřešili, zavedeme nějaký točivý moment – tj. rotační sílu. Vzhledem k úhlu, pod kterým tato síla působí, je těžší působit proti gravitaci.

A jak to udělat lépe než pomocí šroubu.

Nyní je výroba šroubu docela náročná. Naštěstí má TinkerCAD společné úložiště náhodných tvarů, které dali dohromady úžasně nadaní lidé, z nichž jeden vytvořil šroub.

Pro změnu parametrů šroubu má každý tvar praktickou rozbalovací nabídku, kde stačí vyplnit libovolné rozměry.

Takže my uděláme vnitřní poloměr šroubu 18 a vnější poloměr šroubu 20.

Vnitřní poloměr šroubu bude 18 a vnější poloměr šroubu bude 20. Výšku vnitřního závitu uděláme 1 a výšku vnějšího závitu 2 mm. Také dáme šroubu dva „závity“ – neboli necháme ho dvakrát obtočit.

Vnějšímu šroubu dáme průměr 100 mm a výšku 10 mm. Poté tento šroub zduplikujeme a u vnitřního šroubu změníme jeho průměr na 90 mm.

Vnější šroub bude vycházet 4 mm z konce nástavce a vnitřní šroub bude vycházet 6 mm z druhého konce.

A nakonec. Vše seskupte.

A je to, jedna modulární hydroponická jednotka. V kombinaci s několika dalšími stejnými můžete v podstatě vytvořit kompletní NFT systém, který lze přizpůsobit libovolné konfiguraci.

Jediné, co chybí, jsou kolenové spoje, stejně jako pevné spoje pro vytvoření více žlabů a více úrovní. Ty se dají celkem snadno získat pomocí pvc potrubí, ale o tom až příště… :).