Hydroponik – plakaten for bylandbrugsbevægelsen – er baseret på idéen om at dyrke planter uden jord, men ved at sætte deres rødder op i næringsopløsninger.

Produktion af fødevarer på denne måde kræver 95 % mindre vand, kemikalier og pesticider end et landbaseret landbrug og er 2-4 x mere pladsbesparende. For ikke at nævne det faktum, at den er designet til dyrkning af fødevarer indendørs og i byer, betyder det, at hvis du bor i områder med dødskold vinter, kan du stort set få friske produkter fra din egen stue hele året rundt. Dette har igen endnu flere ringeffekter i form af støtte til din lokale økonomi, reduktion af transportemissioner og mindre materialespild.

Alt i alt rummer hydroponik et stort potentiale for at brødføde vores voksende byer i de kommende årtier. Det er ikke en universel erstatning for landbaseret landbrug, men under visse omstændigheder giver det bare mere mening.

Men her er det, der ikke giver mening … at forsøge at BYGGE et af disse systemer (tro mig, jeg har prøvet).

Den mest populære form for hydroponisk system kaldes Nutrient Film Technique (NFT). Det fungerer ved, at

• Sammenkobling af et netværk af trug, som regel lavet af pvc-rør
• Sætte huller langs dem til plantekurve (små perforerede patroner, som planterne vokser i, så deres rødder kan hænge ud i bunden)
• Fylde et kar med vand og en blanding af næringsstoffer og placere det i bunden af systemet
• Sætte en pumpe i dette kar (lidt ligesom en pumpe, der går i et akvarium) og føre dens kabel op til toppen af systemet.

På denne måde vil der, når pumpen er tændt

• næringsstoffer blive pumpet fra karret til åbning i toppen
• flyder gennem trugene, hvor rødderne kan få fat i dem
• og løber ud i bunden til karret igen

Sidste sommer, mens jeg var på en landbrugstræner, fortalte jeg min far, at vi ville samle et af disse systemer. Så vi kørte til Home Depot og købte flere meter pvc-rør, albuekoblinger, plantekurve, næringsstoffer og en pumpe. Dybest set alt, hvad man havde brug for til at lave et af disse systemer.

Min far, som var snedker i sin fjerne fortid, havde de klemmer og boremaskiner og det smøremiddel, der var nødvendigt for at skære og klistre alle disse ting sammen. Så jeg tænkte, at jeg kunne gøre det uden alt det blod, sved og tårer.

Jeg ville bare skære pvc-rørene i 5 fods trug, bore 2 tommer brede huller langs dem hver 6 tommer og cementere albuerne og T-forbindelserne mellem dem.

Jeg gik i gang med at skære og bore, og efter den første time lykkedes det mig at lave ét hul.

Det var kun ét hul.

Og resten af sommeren stod materialerne bare i vores skur, og jeg har ikke rørt dem siden.

Ingen historie om modstandsdygtighed.

Og jeg er bestemt ikke den mest handlekraftige person, der nogensinde har gået på jorden, så der er masser af folk, der er meget mere talentfulde end mig, som har prøvet og haft succes med at lave sådanne systemer.

Men sådan her er det. Der er ikke mange mennesker, der bor i lejlighedskomplekser i byerne, der er onde håndværkere i forklædning. For ikke at nævne, at de fleste mennesker sandsynligvis ikke har det værktøj og de klemmer og boremaskiner, der er nødvendige for at lave et af disse systemer, bare liggende.

Selv om hydroponics er designet til at blive brugt af byer og de mennesker, der bor i dem, er de ikke helt beregnet til at blive lavet af dem.

Det er en ret stor begrænsning, hvis du spørger mig.

3D-printing er en form for additiv fremstilling, som har at gøre med at skabe et objekt ved at skære det i mange tværsnit og printe dem oven på hinanden.

Hvis vi anvendte dette til at lave hydroponiske systemer, kan du i stedet for at bruge utallige timer på at forsøge at hakke plastikrør, så du kan få frisk salat hele året rundt, bogstaveligt talt bare få en printer til at ekstrudere det fra bunden af.

Det lyder meget enklere.

Men lad os sige, at du – den opportunistiske bybonde – beslutter dig for at fylde din stuevæg med 10 fod lange NFT-kontruktion. Et par måneder senere indser du, at det ville være bedre at placere den et andet sted. Blot har du på dette sted ikke plads nok til 10 fods planter, men du har plads nok til at tilføje flere vertikale niveauer.

Jamen, i grunden er dit nuværende system ikke kompatibelt. Men da alt er printet i ét stort stykke, skal du enten bryde alle de værktøjer, du ikke har, frem for at ombygge alt eller starte forfra.

Men hvad nu, hvis vi 3D-printede en modulopbygget hydroponisk enhed? Som f.eks. et 15 cm trug, der kunne sættes sammen med andre 15 cm trug for at gøre tingene så brede eller høje, som du ønsker?

Sådan, hvis du havde brug for at foretage nogen som helst ændringer, tog du bare de enkelte moduler fra hinanden og satte dem sammen igen på en anden måde.

Så i bund og grund behøver du ikke at starte forfra, hver gang du beslutter dig for, at du ikke har nok salat.

I denne artikel vil vi gennemgå mit design til et modulært 3D-printet NFT-hydroponisk system.

Systemet vil bestå af en række modulære cylindre, med en diameter på 10 cm, en længde på 15 cm og plads til et plantetrug på 5 cm.

For at designe hydroponikmodulet brugte jeg et program kaldet TinkerCAD, som er en gratis online CAD-platform (computerassisteret design), som man kan bruge til at designe 3D-printbare objekter.

TinkerCAD har et bibliotek med en masse forskellige former, tal og bogstaver, som man kan bruge til at bygge stort set hvad som helst. Vi vil bruge en teknik, der kaldes segmentering – dvs. at vi deler modulet op i mindre former og derefter sætter dem sammen.

Stræk 1: Røret

Røret, som planterne skal vokse i, bliver 150 mm langt, har en udvendig diameter på 100 mm og en materialetykkelse på 5 mm.

For at gøre dette skal vi

1. konstruere en cylinder med en diameter på 100 mm og en længde på 150 mm
2. duplikere denne cylinder og reducere dens diameter til 90 mm
3. gøre den til et hul (ved at klikke på ikonet i øverste højre hjørne)

Et hul er i bund og grund negativt rum, så hver gang det sammenføjes med et andet objekt, vil det lave et hul af den pågældende form i objektet. Lidt ligesom når du går gennem en snedrive, laver din støvle et hul, der har samme form som din fod i sneen.

Vi fletter derefter denne hulcylinder ind i midten af den oprindelige cylinder.

Nu er disse to former uafhængige, og da vi ønsker, at de skal være én samlet form, vælger vi dem begge og trykker på grupperingsfunktionen. Dette holder dem i princippet sammen, så hvis du flytter den ene, flytter du også den anden.

Vi bruger derefter rotationsværktøjet (den lille pil omkring den valgte form) til at rotere objektet sidelæns med 90 grader, så det hviler på den buede overflade.

Stræk 2: Plantebedet

En typisk plantekurv har en 2.5 cm radius, og derfor ønsker vi, at det hul, som denne kurv hviler i, skal være tilsvarende.

For at gøre dette, skal vi

1. Gøre en cylinder
2. Gøre dens diameter 50 mm og give den en højde på 35 mm
3. Gøre den et hul
4. Brug elevationsværktøjet (den opadgående pil over den valgte form) til at hæve den med 65 mm
5. Før den ind i midten af rørcylinderen, så der er 50 mm mellem den og begge kanter af rørcylinderen. Den cirkulære side af hullet skal flugte med krumningen af den større rørcylinder.

Og selvfølgelig skal du gruppere det hele!

Stræk 3: Skruerne

Så for at gøre dette modul modul modulært, skal det blive en tessellation (hvis du sætter en masse af dem sammen, passer de perfekt og efterlader ikke nogen huller).

Det betyder, at vi kan lade som om, at den ene ende af røret skal skrues ind i den anden ende af røret. Men i øjeblikket er begge ender lige store, så man kan ikke fysisk passe den ene ende ind i den anden.

For at løse dette vil vi tilføje en forlængelse til den ene ende med samme udvendige diameter som den indvendige diameter af det store rør (90 mm) og samme materialetykkelse.

For at gøre dette vil vi

1. Tage en cylinder og give den en højde på 20 mm og en diameter på 90 mm.
2. Dupliker den og krymper dens diameter ned til 80 mm
3. Gør den et hul og smelt den ind i midten af den oprindelige cylinder.
4. Og… gruppér de to!

Vi kan så dreje ved den sidelæns med 90 grader og smelte den 5 mm ind i den ene ende af det større rør.

Så, nu kan vi fint sætte disse to forskellige ender sammen, men der er intet til at holde dem på plads. De kan simpelthen skilles ad med en lille sideværts kraft.

Så for at løse dette vil vi indføre et moment – dvs. en rotationskraft – for at løse problemet. På grund af den vinkel, hvormed denne kraft påføres, er det sværere at modvirke tyngdekraften.

Og hvilken bedre måde at gøre dette på end med en skrue.

Nu er det ret udfordrende at lave en skrue. Heldigvis har TinkerCAD et fælles lager af tilfældige former, som vidunderligt talentfulde mennesker har sammensat, hvoraf en af dem har lavet en skrue.

For at ændre skruens parametre har hver form en praktisk rullemenu, hvor du bare kan udfylde de dimensioner, du ønsker.

Så vi vil gøre den indvendige radius af skruen 18 og den udvendige radius af skruen 20. Vi vil gøre den indre gevindhøjde og den ydre gevindhøjde til henholdsvis 1 og 2 mm. Vi vil også give skruen to “omgange” – eller få den til at sno sig to gange.

Vi vil give den udvendige skrue en diameter på 100 mm og en højde på 10 mm. Vi kopierer derefter denne skrue og ændrer dens diameter til 90 mm for den indvendige skrue.

Den udvendige skrue vil gå 4 mm ud for enden af forlængelsen, og den indvendige skrue vil gå 6 mm ud for den anden ende.

Og endelig. Gruppér det hele.

Og der har du det, en modulær hydroponisk enhed. Kombineret med en masse andre identiske enheder kan du i princippet lave et komplet NFT-system, der kan tilpasses til den konfiguration, du ønsker.

De eneste ting, der mangler, er albueled samt solide forbindelser til at lave flere trug og flere niveauer. Disse er ret nemme at opnå ved hjælp af pvc-rør, men mere om det kommer senere… :).

.