Hydroponika – dziecko z plakatu miejskiego ruchu rolniczego – opiera się na idei uprawy roślin bez gleby, ale przez zawieszenie ich korzeni w roztworach odżywczych.

Produkcja żywności w ten sposób wymaga 95% mniej wody, chemikaliów i pestycydów niż gospodarstwo lądowe i jest 2-4 x bardziej wydajna przestrzennie. Nie wspominając o tym, że jest on przeznaczony do uprawy żywności w pomieszczeniach zamkniętych i w miastach, oznacza to, że jeśli mieszkasz w obszarach o śmiertelnie zimnych zimach, możesz w zasadzie uzyskać świeże produkty z własnego salonu przez cały rok. To z kolei ma jeszcze większy wpływ na wspieranie lokalnej gospodarki, zmniejszenie emisji zanieczyszczeń przez transport i zmniejszenie ilości odpadów materialnych.

Podsumowując, hydroponika ma ogromny potencjał w zakresie żywienia naszych rosnących miast w nadchodzących dekadach. To nie jest jeden rozmiar pasuje wszystkie zamienniki dla gruntów opartych na rolnictwie, ale dla niektórych okolicznościach po prostu ma więcej sensu.

Ale, tutaj jest to, co nie ma sensu… próbuje ZBUDOWAĆ jeden z tych systemów (zaufaj mi, próbowałem).

Najpopularniejszy rodzaj systemu hydroponicznego nazywa Nutrient Film Technique (NFT). Działa on poprzez

• Połączenie sieci korytek, zazwyczaj wykonanych z rur pcv
• Wykonanie wzdłuż nich otworów na kosze roślinne (małe perforowane wkłady, w których rosną rośliny, aby ich korzenie mogły zwisać z dna)
• Wypełnienie kadzi wodą i mieszanką składników odżywczych i umieszczenie jej na dole systemu
• Wykonanie pompy w tej kadzi (takiej jak ta, która wchodzi do akwarium) i poprowadzenie jej kabla na górę systemu.

W ten sposób, gdy pompa jest włączona

• składniki odżywcze będą pompowane z kadzi do otworu w górnej części
• przelewać się przez koryta, gdzie korzenie mogą się do nich dostać
• i wylewać się z dołu do kadzi ponownie

Zeszłego lata, kiedy byłem na rolniczej łezce, powiedziałem mojemu tacie, że zmontujemy jeden z tych systemów. Więc, pojechaliśmy do Home Depot i dostaliśmy kilka stóp rur pcv, połączenia kolankowe, kosze na rośliny, odżywki i pompę. W zasadzie wszystko, co potrzebne, aby jeden z tych systemów.

Mój tata, który był stolarz w jego odległej przeszłości, miał zaciski i wiertła i smar niezbędne do cięcia i wklejania wszystkich tych rzeczy razem. Pomyślałem więc, że mogę to zrobić bez tej całej krwi, potu i łez.

Po prostu pociąłbym rury pcv na 5-stopowe koryta, wywierciłbym w nich otwory o szerokości 2 cali co 6 cali i zacementowałbym kolanka i połączenia T między nimi.

W każdym razie, zabrałem się do pracy tnąc i wiercąc, i po pierwszej godzinie udało mi się zrobić jedną dziurę.

Tylko jedną dziurę.

I przez resztę lata, materiały po prostu siedziały w naszej szopie i od tamtej pory ich nie ruszałem.

Nie jest to historia o odporności.

W każdym razie, na pewno nie jestem najbardziej utalentowaną osobą jaka kiedykolwiek chodziła po tej planecie, więc jest mnóstwo ludzi o wiele bardziej utalentowanych ode mnie, którzy próbowali i odnieśli sukces w tworzeniu takich systemów.

Ale, oto chodzi. Niewielu ludzi, którzy mieszkają w apartamentowcach w miastach, to przebrani nikczemni rzemieślnicy. Nie wspominając o tym, że większość ludzi prawdopodobnie nie ma narzędzi, zacisków i wierteł niezbędnych do wykonania jednego z tych systemów leżących w pobliżu.

Choć hydroponika jest przeznaczona do użytku przez miasta i ludzi, którzy w nich mieszkają, nie jest całkowicie przeznaczona do wykonania przez nich.

Co jest dość dużym ograniczeniem, jeśli mnie pytasz.

Druk 3D jest rodzajem produkcji addytywnej, która ma do czynienia z tworzeniem obiektu poprzez krojenie go na wiele przekrojów i drukowanie ich jeden na drugim.

Jeśli zastosujemy to do tworzenia systemów hydroponicznych, zamiast spędzać niezliczone godziny próbując wyrwać plastikowe rury, abyś mógł mieć świeżą sałatę przez cały rok, możesz dosłownie po prostu zdobyć drukarkę, która wytłoczy ją od podstaw.

Brzmi to o wiele prościej.

Ale powiedzmy, że ty – oportunistyczny miejski rolnik – decydujesz się wypełnić ścianę swojego salonu 10-stopową konstrukcją NFT. Kilka miesięcy później zdajesz sobie sprawę, że lepiej byłoby umieścić go w innym miejscu. Tylko, że w tym miejscu nie masz wystarczająco dużo miejsca na 10 stóp roślin, ale masz wystarczająco dużo miejsca, aby dodać więcej pionowych poziomów.

Cóż, w zasadzie, twój obecny system nie jest kompatybilny. Ale ponieważ wszystko jest drukowane w jednym dużym kawałku, musisz albo wywalić wszystkie narzędzia, których nie masz, aby zmienić wszystko lub zacząć od zera.

Ale co jeśli wydrukowalibyśmy modułową jednostkę hydroponiczną? Jak być może 15 cm koryto, które można dopasować razem z innymi 15 cm korytami, aby rzeczy tak szerokie lub wysokie, jak chcesz?

W ten sposób, jeśli trzeba było dokonać jakichkolwiek zmian, cosoever, po prostu wziąć poszczególne moduły oddzielnie i umieścić je z powrotem razem inaczej.

Więc, w zasadzie, nie musisz zaczynać od początku za każdym razem, gdy zdecydujesz, że nie masz wystarczającej ilości sałaty.

W tym artykule, przejdziemy przez mój projekt modułowego, drukowanego w 3D systemu hydroponicznego NFT.

System będzie składał się z kilku modułowych cylindrów, o średnicy 10 cm, długości 15 cm i przestrzeni na jedno koryto dla roślin mierzące 5 cm.

Aby zaprojektować moduł hydroponiczny, użyłem programu o nazwie TinkerCAD, który jest darmową platformą CAD (computer assisted design), której możesz użyć do projektowania obiektów nadających się do druku 3D.

TinkerCAD posiada bibliotekę z mnóstwem różnych kształtów, liczb i liter, których możesz użyć do zbudowania w zasadzie wszystkiego. Użyjemy techniki zwanej segmentacją – tj. rozbijania modułu na mniejsze kształty, a następnie łączenia ich razem.

Krok 1: Rura

Koryto, w którym będą rosły rośliny, będzie miało 150 mm długości, średnicę zewnętrzną 100 mm i grubość materiału 5 mm.

Aby to zrobić, zamierzamy

1. zbudować cylinder o średnicy 100 mm i długości 150 mm
2. zduplikować ten cylinder i zmniejszyć jego średnicę do 90 mm
3. zrobić w nim dziurę (klikając ikonę w prawym górnym rogu)

Dziura jest zasadniczo przestrzenią ujemną, więc gdy zostanie połączona z innym obiektem, zrobi w nim dziurę o tym kształcie. Podobnie jak w przypadku przechodzenia przez zaspę śnieżną, but robi dziurę, która przypomina kształtem stopę na śniegu.

Połączymy teraz ten walec z dziurą w środku oryginalnego walca.

Teraz te dwa kształty są niezależne, a ponieważ chcemy, aby stanowiły jeden wspólny kształt, wybierzemy je oba i wciśniemy funkcję grupowania. To w zasadzie skleja je razem, więc jeśli przesuniesz jeden, przesuniesz drugi.

Następnie użyjemy narzędzia obracania (mała strzałka wokół wybranego kształtu), aby obrócić obiekt o 90 stopni w bok, tak aby spoczywał na zakrzywionej powierzchni.

Krok 2: The Plant Bed

Typowy kosz na rośliny ma promień 2.5 cm promień, a więc chcemy, aby otwór, w którym ten kosz spoczywa był równoważny.

Aby to zrobić, zrobimy

1. Zrobimy walec
2. Średnica walca to 50 mm, a wysokość 35 mm
3. Zrobimy w nim otwór
4. Użyjemy narzędzia do podwyższania (strzałka w górę nad wybranym kształtem), aby podnieść go o 65 mm
5. Przesuń go do środka walca, tak aby między nim a każdą krawędzią walca było 50 mm. Ta okrągła powierzchnia otworu powinna zrównać się z krzywizną większego cylindra rurowego.

I oczywiście wszystko pogrupować!

Krok 3: Śruby

Więc, aby ten moduł był modułowy, musi stać się teselacją (jeśli złożysz ich kilka razem, pasują idealnie i nie pozostawiają żadnych luk).

To znaczy, że możemy udawać, że jeden koniec rury będzie wkręcał się w drugi koniec rury. Ale w tej chwili oba końce są tej samej wielkości, więc nie można fizycznie dopasować jednego do drugiego.

Aby to naprawić, dodamy przedłużenie do jednego końca o tej samej średnicy zewnętrznej co średnica wewnętrzna dużej rury (90 mm) i tej samej grubości materiału.

Aby to zrobić, będziemy

1. Bierzemy cylinder i nadajemy mu wysokość 20 mm i średnicę 90 mm.
2. Powielimy go i zmniejszymy jego średnicę do 80 mm
3. Zrobimy w nim otwór i połączymy go ze środkiem oryginalnego cylindra.
4. I… zgrupujemy oba!

Możemy następnie obrócić go w bok o 90 stopni i połączyć go o 5 mm z jednym z końców większej rury.

Więc, teraz możemy połączyć te dwa różne końce razem tak samo dobrze, ale nie ma nic, co by je trzymało w miejscu. Mogą się po prostu rozejść przy użyciu niewielkiej siły bocznej.

Więc, aby to naprawić, wprowadzimy pewien moment obrotowy – tzn. siłę obrotową. Ze względu na kąt, pod jakim ta siła jest przyłożona, trudniej jest przeciwdziałać grawitacji.

A co jest lepszym sposobem na zrobienie tego niż śruba.

Teraz, zrobienie śruby jest dość trudne. Na szczęście TinkerCAD ma wspólne repozytorium losowych kształtów, które utalentowani ludzie złożyli razem, a jeden z nich zrobił śrubę.

Aby zmienić parametry śruby, każdy kształt ma poręczne rozwijane menu, w którym możesz po prostu wypełnić dowolne wymiary.

Więc, zrobimy wewnętrzny promień śruby 18 i zewnętrzny promień śruby 20. Wysokość gwintu wewnętrznego i zewnętrznego wyniesie odpowiednio 1 i 2 mm. Nadamy też śrubie dwa „obroty” – czyli sprawimy, że zawinie się dwa razy.

Śrubie zewnętrznej nadamy średnicę 100 mm i wysokość 10 mm. Następnie powielimy tę śrubę i zmienimy jej średnicę na 90 mm dla śruby wewnętrznej.

Śruba zewnętrzna będzie odchodzić 4 mm od końca przedłużenia, a śruba wewnętrzna będzie odchodzić 6 mm od drugiego końca.

I na koniec. Zgrupuj wszystko.

I oto masz, jedna modułowa jednostka hydroponiczna. W połączeniu z kilkoma innymi identycznymi, możesz w zasadzie stworzyć pełny system NFT, który można dostosować do dowolnej konfiguracji.

Jedynymi rzeczami, których brakuje są złącza kolankowe, jak również solidne połączenia, aby stworzyć wiele koryt i wiele poziomów. Są one dość łatwe do uzyskania przy użyciu rur pvc, ale więcej na ten temat wkrótce… :).