都市農業運動の申し子である水耕栽培は、土を使わずに、栄養液に植物の根を浮遊させて育てるというアイデアに基づいています。 言うまでもなく、屋内や都市部での栽培を前提としているため、冬が死ぬほど寒い地域に住んでいる人でも、基本的には一年中、自宅のリビングで新鮮な野菜を手に入れることができます。
全体として、水耕栽培は、今後数十年にわたって成長する都市に食料を供給する大きな可能性を秘めているのです。
しかし、ここで意味がないのは、これらのシステムの1つを構築しようとすることです(私を信じてください、私は試しました)。
最も人気のある水耕栽培システムは、Nutrient Film Technique (NFT) と呼ばれています。
- トラフをネットワークでつなげることで機能します。
- それに沿って、植物のバスケット（植物を育てる小さな穴のあいたカートリッジで、根が底から垂れ下がるようにします）用の穴を開けます。
- タンクに水と栄養分のブレンドを入れ、それをシステムの底に置きます。
このようにしてポンプがオンになると
- 栄養素は桶からシステムに送られ 上部の開口部
- 根の生える谷
- を流れ、下部から再びタンクに流れ出る
去年の夏、私は農業に熱中していた。 私は父に、このシステムの一つを組み立てるつもりだと言いました。 そこで、ホームデポに車を走らせ、数フィートの塩ビ管、エルボー接続部、プラントバスケット、栄養剤、ポンプを手に入れました。
遠い昔、木工職人だった父は、これらのものを切り貼りするのに必要なクランプやドリル、潤滑油などを持っていました。
それで、私はこれを血と汗と涙を流さずにできると思いました。
塩ビ管を5フィートのトラフに切り、それに沿って6インチごとに2インチ幅の穴を開け、その間にエルボとT字型の接続部をセメントで固めるだけです。
そして夏の間、材料は物置に置かれ、それ以来触っていません。
とにかく、私は地球上で最も便利な人間ではないので、私よりずっと才能のある人たちが、このようなシステムを作ろうとして、成功しています。 都会のマンションに住んでいる人で、邪悪な職人を装っている人はあまりいません。 言うまでもなく、ほとんどの人は、このようなシステムを作るのに必要な工具やクランプやドリルをその辺に転がしているわけではありません。
水耕栽培は都市とそこに住む人々が使うように設計されていますが、完全に彼らが作るものではありません。
私に言わせれば、これはかなり大きな制限です。
3Dプリントは、付加製造の一種で、物体をたくさんの断面に切り、それを重ねてプリントして作ることと関係があります。
これを水耕栽培システムの製作に応用すれば、一年中新鮮なレタスを食べられるように、プラスチック パイプを切り刻むのに数え切れないほどの時間を費やす代わりに、文字通り、一から押し出してくれるプリンターを手に入れるだけでよいのです。 数カ月後、別の場所に設置したほうがよいことに気づきます。 ただ、この場所には、10 フィートの植物を植える十分なスペースはありませんが、垂直レベルを追加する十分なスペースはあります。
さて、基本的に、現在のシステムは互換性がありません。 しかし、すべてが1つの大きなピースにプリントされているので、持っていないツールをすべて取り出して、すべてを改造するか、ゼロから始めなければなりません。
でも、モジュール式の水耕栽培ユニットを3Dプリントしたらどうでしょうか。 たとえば、15 cm のトラフを他の 15 cm のトラフと組み合わせて、好きなだけ広くしたり高くしたりできます。
そのようにして、何か変更が必要な場合は、個々のモジュールを分解して、別の方法で再び組み立てるだけです。
ですから、基本的には、レタスが足りないと判断するたびに、最初からやり直す必要はありません。
システムは、直径 10 cm、長さ 15 cm、5 cm の植物用トラフのスペースがある、モジュール式の円柱の束で構成されます。
水耕栽培モジュールを設計するために、私は TinkerCAD というプログラムを使用しました。これは、無料のオンライン CAD（コンピュータ支援設計）プラットフォームで、3D 印刷可能なオブジェクトの設計に使用できます。
ステップ 1: チューブ
植物が成長するトラフは、長さ 150mm、外径 100mm、材料の厚さ 5mm にする予定です。
これを行うには、
- 直径 100 mm、長さ 150 mm の円柱を作成する
- この円柱を複製して直径を 90 mm にする
- 穴を開ける（右上のアイコンをクリック）
穴とは本来は負の空間なので、他のオブジェクトと結合すると、オブジェクト内にその形の穴を作ることになる。
次に、この穴の円柱を元の円柱の真ん中に統合します。
さて、これらの 2 つの図形は独立しています。
次に、回転ツール（選択したシェイプの周りにある小さな矢印）を使って、オブジェクトを横方向に90度回転させ、曲面上に置けるようにします。
Step 2: The Plant Bed
典型的な植物のバスケットは 2.5cm の長さを持っています。5 cmの半径があるので、このバスケットを乗せる穴も同じにしたい。
これを行う。
- 円柱を作る
- 直径50mm、高さ35mm
- 穴を開ける
- 昇降ツール（選択した図形の上の上向き矢印）で65mm上げる
- 円柱の中央に移動し、円柱の両端との間に50mmがあるようにします。 穴の円形の面が、大きい方の筒の曲面と同じ高さになるようにします。
そしてもちろん、すべてをグループ化します!
ステップ3：ネジ
そこでこのモジュールをモジュール化するには、テッセレーション（たくさん並べてもぴったり合って隙間なく並ぶ）にする必要があるんです。
つまり、チューブの片方の端をもう片方の端にねじ込むということにすればよいのです。 しかし、今のところ両端は同じ大きさなので、物理的に一方をもう一方にはめ込むことはできません。
これを解決するために、大きな管の内径（90mm）と同じ外径で同じ材料の厚さの延長を一方の端に加えます。
- 円柱を用意して、高さ20mm、直径90mmにします。
- それを複製し、直径を80mmに縮めます。
- それを穴にして、元の円筒の真ん中に合体させます。
- そして… 2つをグループ化します！
次にそれを横に90度回転させて、大きな筒の片端に5mm合体させます。
で、この異なる二つの端をうまく組み合わせることができますが、それらを固定するものは何もないんですね。
そこで、これを解決するために、トルク、つまり回転力を導入することにします。 この力が加わる角度のため、重力に対抗することが難しくなります。
さて、ネジを作るのはかなり困難です。 幸運なことに、TinkerCAD には、すばらしい才能を持つ人々がまとめたランダムな形状の共同リポジトリがあり、そのうちの 1 つがねじを作りました。
ねじのパラメータを変更するために、それぞれの形状には便利なドロップダウン メニューがあり、好きな寸法を記入することができます。 内ねじの高さを1mm、外ねじの高さを2mmにします。
外側のねじは、直径100mm、高さ10mmにします。
外側のネジは延長線の端から4mm、内側のネジは反対側の端から6mm出します。
そしていよいよ、このようになります。
そしてこれが一つのモジュラー水耕栽培ユニットの完成です。 7541>
唯一足りないのは、エルボジョイントと、複数のトラフや複数のレベルを作るための強固な接続部です。 これらは、PVCパイプを使用してかなり簡単に入手できますが、それについてはまた後ほど……
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