Hydroponiikka – kaupunkiviljelyliikkeen mainoslapsi – perustuu ajatukseen kasvattaa kasveja ilman multaa, mutta ripustamalla niiden juuret ravinneliuoksiin.

Ruoan tuottaminen tällä tavalla vaatii 95 % vähemmän vettä, kemikaaleja ja torjunta-aineita kuin maalla sijaitseva maatila, ja se on 2 – 4 kertaa tilatehokkaampi. Puhumattakaan siitä, että se on suunniteltu ruoan kasvattamiseen sisätiloissa ja kaupungeissa, mikä tarkoittaa, että jos asut alueilla, joilla on kuoleman kylmät talvet, voit periaatteessa saada tuoreita tuotteita omasta olohuoneestasi ympäri vuoden. Tällä puolestaan on vielä enemmän heijastusvaikutuksia paikallistalouden tukemisessa, kuljetuspäästöjen vähentämisessä ja materiaalijätteen vähentämisessä.

Kaiken kaikkiaan vesiviljelyyn liittyy suuri potentiaali kasvavien kaupunkejemme ruokkimiseksi tulevina vuosikymmeninä. Se ei ole yksiselitteinen korvike maaviljelylle, mutta joissakin olosuhteissa se on vain järkevämpää.

Mutta tässä on se, mikä ei ole järkevää… yrittää RAKENTAA yksi näistä järjestelmistä (uskokaa minua, olen yrittänyt).

Suosituin hydroponinen järjestelmä on nimeltään Nutrient Film Technique (NFT). Se toimii

• Kytkemällä kaukaloiden verkosto, joka on yleensä tehty pvc-putkista
• Tehdään niiden varrelle reikiä kasvikoreja varten (pieniä rei’itettyjä patruunoita, joissa kasvit kasvavat niin, että niiden juuret voivat roikkua ulos pohjasta)
• Täytetään sammio vedellä ja ravinnesekoituksella ja asetetaan se järjestelmän pohjalle
• Pannaan pumppu tähän sammioon (samanlainen kuin akvaarion pumppu) ja johdetaan sen kaapeli järjestelmän yläosaan.

Tällä tavoin, kun pumppu kytketään päälle

• ravinteet pumpataan sammiosta säiliöön. yläosassa olevaan aukkoon
• virtaavat kaukaloiden läpi, jossa juuret pääsevät niihin käsiksi
• ja valuvat taas alhaalta ulos sammioon

Viime kesänä, kun olin maanviljelysreissulla, sanoin isälleni, että aiomme koota tällaisen järjestelmän. Niinpä ajoimme Home Depotiin ja hankimme useita metrejä pvc-putkia, kulmaliitoksia, kasvikoreja, ravinteita ja pumpun. Periaatteessa kaiken, mitä tarvittiin tällaisen järjestelmän rakentamiseen.

Isälläni, joka oli puutyömies kaukaisessa menneisyydessään, oli puristimet, porat ja voiteluaineet, joita tarvittiin kaikkien näiden asioiden leikkaamiseen ja liittämiseen yhteen. Joten ajattelin, että voisin tehdä tämän ilman kaikkea verta, hikeä ja kyyneleitä.

Pätkäisin vain pvc-putket viiden jalan kaukaloiksi, poraisin niitä pitkin kahden tuuman levyisiä reikiä kuuden tuuman välein ja sementoisin kyynärpää- ja T-liitännät niiden väliin.

Jokatapauksessa ryhdyin leikkaamaan ja porailemaan, ja tuon ensimmäisen tunnin jälkeen onnistuin tekemään vain yhden reiän.

Vain yhden.

Ja loppukesän ajan materiaalit vain lojuivat vajassamme, enkä ole koskenut niihin sen jälkeen.

Ei mikään tarina kestävyydestä.

Jokatapauksessa, en todellakaan ole näppärin ihminen, joka on koskaan kulkenut planeetalla, joten minua paljon lahjakkaampia ihmisiä, jotka ovat yrittäneet ja onnistuivat tekemään tällaisia järjestelmiä, on paljon.

Mutta asia on näin. Harva kaupunkien kerrostaloissa asuva ihminen on pahaksi naamioitunut käsityöläinen. Puhumattakaan siitä, että suurimmalla osalla ihmisistä ei luultavasti ole tällaisen järjestelmän tekemiseen tarvittavia työkaluja, puristimia ja poria vain lojumassa ympäriinsä.

Vaikkakin vesiviljelyjärjestelmiä on suunniteltu kaupunkien ja niissä asuvien ihmisten käyttöön, niitä ei ole täysin tarkoitettu heidän tekemikseen.

Mikä on aika suuri rajoitus, jos minulta kysytään.

3D-tulostus on eräänlainen additiivinen valmistus, joka liittyy esineen luomiseen leikkaamalla se moniin poikkileikkauksiin ja tulostamalla ne päällekkäin.

Jos soveltaisimme tätä vesiviljelyjärjestelmien tekemiseen, sen sijaan, että viettäisimme lukemattomia tunteja yrittäen hakata muoviputkia, jotta voisit saada tuoretta salaattia ympäri vuoden, voisit kirjaimellisesti vain hankkia tulostimen suulakepuristamaan sen maasta käsin.

Kuulostaa paljon yksinkertaisemmalta.

Mutta sanotaanpa, että sinä – opportunistinen urbaani maanviljelijä – päättäisit täyttää olohuoneesi seinän 10 jalan pituisella NFT-aggregaatilla. Pari kuukautta myöhemmin huomaat, että se olisi parempi sijoittaa muualle. Ainoastaan tässä paikassa sinulla ei ole tarpeeksi tilaa 10 jalan kasveille, mutta sinulla on tarpeeksi tilaa lisätä lisää pystytasoja.

Noh, periaatteessa nykyinen järjestelmäsi ei ole yhteensopiva. Mutta koska kaikki on tulostettu yhtenä isona kappaleena, sinun on joko kaivettava esiin kaikki työkalut, joita sinulla ei ole, jotta voit muokata kaikkea tai aloittaa alusta.

Mutta mitä jos 3D-tulostaisimme modulaarisen hydroponiikkayksikön? Kuten ehkä 15 cm:n kaukalo, joka voitaisiin sovittaa yhteen muiden 15 cm:n kaukaloiden kanssa, jotta saataisiin asiat niin leveiksi tai korkeiksi kuin haluat?

Siten, jos sinun tarvitsisi tehdä mitä tahansa muutoksia, ottaisit vain yksittäiset moduulit erilleen ja laittaisit ne takaisin yhteen eri tavalla.

Siten periaatteessa sinun ei tarvitse aloittaa alusta joka kerta, kun päätät, ettei sinulla ole tarpeeksi salaattia.

Tässä artikkelissa käymme läpi suunnittelemani modulaarisen 3D-tulostetun NFT-hydroponiikkajärjestelmän.

Järjestelmä koostuu joukosta modulaarisia sylintereitä, joiden halkaisija on 10 cm, pituus 15 cm ja tilaa yhdelle 5 cm:n mittaiselle kasvikaukalolle.

Hydroponiikkamoduulin suunnitteluun käytin TinkerCAD-nimistä ohjelmaa, joka on ilmainen online-CAD (tietokoneavusteinen suunnittelu) -alusta, jonka avulla voi suunnitella 3D-tulostettavia esineitä.

TinkerCAD:ssä on kirjasto, jossa on joukko erilaisia muotoja, numeroita ja kirjaimia, joita voi käyttää periaatteessa minkä tahansa rakentamiseen. Käytämme tekniikkaa nimeltä segmentointi – eli moduulin pilkkominen pienempiin muotoihin ja sitten niiden kokoaminen yhteen.

Vaihe 1: Putki

Kaukalon, jossa kasvit kasvavat, pituus tulee olemaan 150 mm, ulkohalkaisija 100 mm ja materiaalin paksuus 5 mm.

Tehdäksemme tämän, aiomme

1. rakentaa sylinterin, jonka halkaisija on 100 mm ja pituus 150 mm
2. kopioida tämän sylinterin ja pienentää sen halkaisijan 90 mm:iin
3. tehdä siitä reikä (napsauttamalla kuvaketta ylhäällä oikeassa kulmassa)

Ruoppa on pohjimmiltaan negatiivista avaruutta, niinpä aina, kun se sulautetaan yhteen jonkun toisen objektiin, se tekee objektiin samanmuotoisen kuopan. Vähän samaan tapaan kuin kun kävelet lumipenkan läpi, saappaasi tekee reiän, joka on jalkasi muotoinen lumessa.

Yhdistämme sitten tämän reikäsylinterin alkuperäisen sylinterin keskelle.

Nyt nämä kaksi muotoa ovat itsenäisiä, ja koska haluamme niistä yhden yhteisen muodon, valitsemme molemmat ja painamme ryhmätoimintoa. Tämä periaatteessa kiinnittää ne yhteen, joten jos liikutat toista, liikutat myös toista.

Käytämme sitten kiertotyökalua (pieni nuoli valitun muodon ympärillä) kiertääksemme objektia sivusuunnassa 90 astetta niin, että se lepää kaarevalla pinnalla.

Vaihe 2: Kasvipenkki

Tyypillisessä kasvikorissa on 2 kpl.5 cm:n säde, joten haluamme, että reikä, jossa tämä kori lepää, on vastaava.

Tehdäksemme tämän, teemme

1. Tehdään sylinteri
2. Tehdään sen halkaisijaksi 50 mm ja annetaan sille korkeudeksi 35 mm
3. Tehdään siihen reikä
4. Käytetään korotustyökalua (valittuna olevan muodon yläpuolella oleva ylöspäin suuntautuva nuoli) korottamaan sitä 65 mm:llä
5. Siirretään se putkisylinterin keskipisteeseen niin, että sen ja putkisylinterin molempien reunojen väliin jää 50 mm:n väli. Tuon reiän pyöreän pinnan pitäisi tulla tasan suuremman putkisylinterin kaarevuuden kanssa.

Ja tietysti ryhmittele kaikki!

Vaihe 3: Ruuvit

Tämä moduuli on siis modulaarinen, joten siitä on tultava tessellaatio (jos laitat kasan niitä yhteen, ne sopivat täydellisesti yhteen eivätkä jätä aukkoja).

Tämä tarkoittaa, että voimme teeskennellä, että putken toinen pää ruuvataan kiinni putken toiseen päähän. Mutta tällä hetkellä molemmat päät ovat samankokoisia, joten toiseen päähän ei voida fyysisesti sovittaa toista.

Korjataksemme tämän lisäämme toiseen päähän jatkeen, jonka ulkohalkaisija on sama kuin ison putken sisähalkaisija (90 mm) ja materiaalin paksuus on sama.

Tehdäksemme tämän otamme

1. Vastaanotamme sylinterin ja annamme sen korkeudeksi 20 mm ja halkaisijaksi 90 mm.
2. Duplikoimme sen ja kutistamme sen halkaisijan 80 mm:iin
3. Tehdään siihen reikä ja sulautetaan se alkuperäisen sylinterin keskelle.
4. Ja… ryhmitellään nämä kaksi!

Voitamme sitten kiertää sitä sivusuunnassa 90 astetta ja sulauttaa sen 5 mm:llä suuremman putken toiseen päähän.

Nyt pystymme siis yhdistämään nämä kaksi erilaista päätä toisiinsa hienosti, mutta mikään ei pidä niitä paikallaan. Ne voivat yksinkertaisesti irrota toisistaan pienellä sivuttaisvoimalla.

Korjataksemme tämän, otamme käyttöön jonkin verran vääntömomenttia – eli pyörimisvoimaa. Koska tämä voima kohdistuu kulmassa, sitä on vaikeampi vastustaa painovoiman avulla.

Ja mikä olisikaan parempi tapa tehdä tämä kuin ruuvi.

Nyt, ruuvin tekeminen on aika haastavaa. Onneksi TinkerCADissä on yhteisöllinen varasto satunnaisia muotoja, joita ihanan lahjakkaat ihmiset ovat koonneet, joista yksi on tehnyt ruuvin.

Ruuvin parametrien muuttamiseksi jokaisessa muodossa on kätevä pudotusvalikko, jossa voit vain täyttää haluamasi mitat.

Tehdään siis ruuvin sisäsäteeksi 18 ja ulkosäteeksi 20. Teemme sisäkierteen korkeudeksi 1 mm ja ulkokierteen korkeudeksi 2 mm. Annamme ruuville myös kaksi ”kierrosta” – eli kierrämme sen kahdesti ympäri.

Tehdään ulkoruuvin halkaisijaksi 100 mm ja korkeudeksi 10 mm. Tämän jälkeen monistamme tämän ruuvin ja muutamme sen halkaisijan 90 mm:ksi sisäruuvia varten.

Ulkoruuvi lähtee 4 mm:n päähän jatkeesta, ja sisäruuvi lähtee 6 mm:n päähän toisesta päästä.

>>

Viimeiseksi. Ryhmittäkää kaikki.

Ja siinä on yksi modulaarinen vesiviljelyyksikkö. Yhdistettynä joukolla muita samanlaisia, voit periaatteessa tehdä täydellisen NFT-järjestelmän, joka on muokattavissa mihin tahansa kokoonpanoon haluat.

Ainoat asiat, jotka puuttuvat, ovat kyynärnivelet sekä kiinteät liitokset useiden kaukaloiden ja useiden tasojen tekemistä varten. Nämä on melko helppo saada aikaan käyttämällä pvc-putkia, mutta siitä lisää myöhemmin… :).