JCN: Vector Equilibrium Food Computer Concept V60.s - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

Hallo und Willkommen.

Dies ist eine professionelle Kategorieeinreichung.

Ich habe mir zwei wichtige Ziele gesetzt, um dieses Projekt in Angriff zu nehmen. Meine Prioritäten leiten sich aus den Telefonkonferenzen mit den NASA-Wissenschaftlern und anderen ab. Meine Erkenntnisse aus diesen Sitzungen waren, kreativ zu denken und SPASS zu haben!

Der Aufwand scheint weniger darin zu bestehen, Pflanzen zu züchten, als vielmehr darin, Pflanzen zu züchten UND das Nutzlastgewicht zu minimieren. Daher habe ich alles eliminiert, was für die Konzeptphase nicht unbedingt erforderlich war. Dies hielt auch das Budget niedrig und die Ästhetik sehr minimal… sehr 60er-Mod. Vielleicht sehr Harry Lange; Er war einer der Hauptdesigner der NASA und entwickelte die Konzeptzeichnungen und Sets für Filme wie "2001: A Space Odyssey". Ich hatte auch das Ziel, so viele Methoden und Maschinen zu verwenden, wie es mein Maker-Space zulässt. Mein Fokus liegt dieses Jahr auf Elektronik und Robotik.

Salat ist sehr verzeihend. Es gedeiht gut bei schlechten Lichtverhältnissen, benötigt wenig Nährstoffe und gedeiht bei kühlen Temperaturen. Es wächst auch schnell und kann bei einer Routine zum Schneiden und Wiederanbauen genossen werden. Salate reagieren auf epigenetischer Ebene dramatisch auf unterschiedliche Beleuchtung.

Vielleicht ist der Titel etwas kryptisch: HAL>IBM>JCN JCN hat noch kein aussagekräftiges Anagramm.

Das Vektorgleichgewicht ist Buckminster Fullers Umbenennung des Kuboktaeders; sein archimedischer Lieblingsfeststoff.

Und Personal Food Computer ist ein Projekt des Media Lab des MIT und seiner OpenAg-Datenbank. Ich plane, ihre Software und elektronischen Designs einzusetzen und ihnen meine gesammelten Daten zur Verfügung zu stellen. Das Projekt ist Open Source und läuft.

Schritt 1: 2D-Konzeptdiagramme

Bevor ich als Ingenieur oder vielleicht Gärtner über das Projekt nachdachte, betrachtete ich das Kubusvolumen mit konzeptionellen Analysemethoden.

Mein erster Instinkt war, das Design vom Mittelpunkt aus nach außen zu "wachsen". Diese Idee schien praktikabel und einer weiteren Erforschung und Entwicklung wert.

Die Diagramme legen Konstruktionslinien fest und stellen Konzepte von Bewässerung, Beleuchtung und Belüftung dar. Und sie sind eher wie 60er Jahre Minimalist, Mod und Pop Art. Das Quadrat von 500 x 500 mm richtet ein Kreismaß von 175 mm ein.

Schritt 2: 3D-Konzeptdiagramme

Viele Jahrhunderte lang erforschten Mathematiker geometrische Formen und ihre miteinander verbundenen Eigenschaften. Mein Lieblingsklassiker ist J. Keplers Modell des Sonnensystems aus dem Jahr 1597 in seinem "Mysterium Cosmographicum". Darin verschachtelt er nach und nach Kugeln und platonische Körper, um die Umlaufbahnen der Planeten mit der Sonne im Zentrum zu bestimmen. Es war ziemlich genau, aber er gab es auf, weil er es in seinen Beobachtungen nicht bestätigen konnte. Von dort aus schrieb er die Gesetze der Himmelsmechanik. Sein Scheitern war ein Triumph!

Buckminster Fuller interessierte sich auch sehr für die Wechselbeziehung geometrischer Formen. Er wandte eine praktische Beobachtungsmethodik an. Ich versuche, mehr oder weniger dasselbe zu tun. Spielend lernen.

Von dem gegebenen Würfel besteht die erste Transformationsordnung darin, die Ecken abzuschneiden. Dadurch werden die primären und sekundären Volumes festgelegt. Das resultierende Kuboktaeder schafft Bedingungen, von denen wir bald lernen werden, dass sie nützlich und ideal sind!

Fuller zeigte, dass das Kuboktaeder, das er in Vector Equilibrium umbenannt hat, besondere Eigenschaften besitzt. Zu viele, um hier reinzugehen. In diesem Fall gilt, dass die VE perfekt die Geometrie erster Ordnung in der Packungstheorie enthält. Bei einer Kugel im Zentrum sind die ideale Anordnung und die dichteste Kugelpackung um sie herum 12 Kugeln.

Betrachtet man außerdem die Tangentialebenen zwischen jeder Kugel und der mittleren Kugel, kann man eine neue Form entdecken: das rhombische Dodekaeder. Es hat natürlich 12 Seiten. Kürzen Sie das rhombische Dodekaeder und Sie sind zurück zum Würfel!

Für meine Zwecke kann das rhombische Dodekaeder als einlagige Schale in 3D gedruckt werden!

Schritt 3: Konzept der Wassersäule im niedrigen Erdorbit

Die NASA liebt es, auf der ISS mit Wasserbällen zu spielen! Sie sagen, dass Wasser sich nicht wie Wasser im Weltraum verhält. Warum also nicht diese Tatsache als Ausgangspunkt nehmen? Mein Bewässerungskonzept besteht darin, einen Wasserball am Mittelpunkt aufzublasen / zu entleeren, der mit einem Drahtlasso an Ort und Stelle gehalten wird. Es kann dann nach Bedarf mit Nährstoffen oder Antifungiziden oder was auch immer injiziert werden.

Ein implantiertes piezoelektrisches Ultraschallgerät kann mit etwa 1,7 MHz betrieben werden und kann die Oberfläche des Wasserballs in winzige Tröpfchen von etwa 3 bis 5 Mikrometern Größe zerstäuben. Dies ist ideal für die Wurzelaufnahme von Wasser und Nährstoffen. Zu viel Nährlösung und das Ultraschallgerät kann verstopfen. Salat braucht aber nur eine leichte Nährlösung.

Ich kam auf die Idee, als ich jemanden in einem geschlossenen Auto beim Dampfen beobachtete. Der Dampf ging sofort überall hin.

Ansonsten ist die Wassersäule ein Stapel von toroidalen Formen; ein Lüfter, ein bürstenloser Motor, ein Kugellagerzapfen und ein Zerstäuber.

Schritt 4: Konzept der erdgebundenen Wassersäule

Was im Weltraum gut funktioniert, funktioniert auf der Erde nicht immer gut; und umgekehrt.

Das Konzept für ein terrestrisches Wassersystem muss also das LEO-Design nachahmen, aber notwendigerweise ganz anders sein.

Die erdgebundene Wassersäule muss ihr Eigengewicht und das Gewicht des Wurzelballens und der 12 Pflanzen tragen. Das erfordert, dass es schwerer ist als das, was ideal ist.

Der Wasserball wird zum Wasserbad. Dennoch ist es eine elegante effiziente Lösung. Ich plane, es neu zu gestalten, um alle seine Funktionen in eine druckbare Lösung zu integrieren.

Das Gesamtgewicht der Wassersäule beträgt 256 Gramm.

Schritt 5: Wurzelballenkonzept

Das rhombische Dodekaeder wird zum Gehäuse für die Wurzelwachstumskammer. Es misst 175 mm von Angesicht zu Angesicht und druckt weniger als 50 Gramm.

Ich habe es mit einer mit Zinnen versehenen Oberfläche entworfen, um die Leistung des 3D-Drucks zu verbessern. Es sieht auch ziemlich gut aus! Und wie bereits erwähnt, unterstützt und orientiert der Root Ball das Wachstum der 12 Salatpflanzen.

50 mm Öffnungen in der Mitte jeder Seite sind mit Klettverschluss am Pflanzensubstrat befestigt. Das Substrat kann Kokosnuss-Kokos sein, aber ich werde Hanfpads und 3M Scheuerpads verwenden.

Ein oder drei Kleckse AGAR werden auf die Mitte der Pads aufgetragen. Sie hydratisieren, füttern, kleben und orientieren die Samen. Die Samen werden mit der spitzen Seite "nach unten" in den Agar eingelegt. Vielleicht keimen die Samen auf diese Weise. Die Beleuchtung muss intensiver sein, ein breiteres Spektrum und die Umgebungstemperaturen müssen höher sein. Die meisten Gärtner legen gerne Samen in winzigen Kammern an, aber wir werden es versuchen.

Das Gesamtgewicht von Root Ball beträgt satte 48 Gramm!

Schritt 6: Lichtkäfig-Konzept

Der Light Cage ist ein schlichtes und elegantes Design, aber es muss hart arbeiten!

Es besteht aus 24x300mm Aluminium-Eck-LED-Extrusionen und 12 Eckverbinderstücken, die ich die "Bärtierchen" nenne. Diese sind 3D-gedruckt in Harz.

Die Holme unterstützen 2 Längen ultraheller LED-Streifen, die programmierbar und dimmbar sind. Sie können eine Pflanze einschläfern oder sie "tanzen" lassen!

Beachten Sie, dass die Kuboktaederform aus vier Sechsecken besteht. Beachten Sie dies, wenn Sie die LED-Streifen installieren. Betrachten Sie es als Herausforderung.

Beachten Sie auch, dass sich die Lichtbänder in jedem Fall direkt über den Salatpflanzen kreuzen. Es ist ein großer Vorteil, das Licht genau dort zu konzentrieren, wo es benötigt wird. Von den Seiten wird den Pflanzen weniger Licht zugeführt.

Und beachten Sie schließlich, dass die Pflanzen an den Spitzenpunkten des Wurzelballens eine kleine Öffnung zulassen. Dies ist ideal, um die Belüftung nach unten und durch die Pflanzen zu leiten, wenn kleine Ventilatoren in der Mitte der quadratischen Seiten angebracht werden können.

Das Gesamtgewicht des Light Cage beträgt 1331 Gramm. Die Kraftgeräte brachten 1500 Gramm auf die Waage. Fast so viel wie alle anderen Sachen zusammen! Das Gesamtgewicht des Projekts betrug 3135 Gramm. Wie viel kostet das?

Schritt 7: Tipps zum Aufbau von Lichtkäfigen

Obwohl das Design einfach ist, ist der Bau des Light Cage ein wenig knifflig.

Ich empfehle, einen Reisekoffer zu bauen, der als Unterstützung und Leitfaden dient. Sie können es aus allem bauen, aber die Innenmaße sollten 500x500x500mm betragen. Ich habe meine aus Melamin hergestellt und auf der CNC-Maschine geschnitten.

Die Aluminiumprofile müssen auf eine einheitliche Länge von 300 mm zugeschnitten werden. Gehen Sie langsam mit der Metallkreuzsäge.

Die Bärtierchen werden auf einem FormLab2-Laserharzdrucker in 3D gedruckt. Sie sind alle identisch, bis auf zwei, die Löcher zum Einfädeln der Kraft haben.

Verwenden Sie unterwegs Gorilla-Packband, um die Kleinigkeiten zusammenzuhalten. Irgendwann werde ich es mit Momentverbindungen zusammenkleben, aber ich möchte die Möglichkeit haben, Änderungen im Laufe des Designs vorzunehmen … ein weiterer Grund, den Reisekoffer zu bauen; es verhindert, dass der Lichtkäfig durchhängt.

Es funktioniert auch, die LED-Streifen abwechselnd über / unter zu installieren. Vorausplanen lohnt sich.

Und beachten Sie, dass sich die Streifen beim Erhitzen etwas auszudehnen scheinen.

Ich habe mich für eine bessere Extrusion entschieden, die schwerer ist, aber besser als Kühlkörper für die LEDs fungiert. Ich kann die mattierten Kunststofflinsen verwenden oder auch nicht.

Schritt 8: Nebenanstrengungen

Da ist zunächst der Aufbau eines optionalen Travelling Case. Es kann aus allem hergestellt werden, aber es ist praktisch beim Zusammenbauen des Light Cage und hält das Projekt sicher und tragbar. Es soll jedoch den Rahmen dieses Eintrags sprengen.

Halten Sie Ihre Arbeitsbereiche geordnet und organisiert. Selbst bei einfachen Projekten können die Dinge außer Kontrolle geraten.

Auch wenn Sie wissen, dass etwas funktionieren wird, versuchen Sie, einen anderen Weg zu finden. Exploration hält es frisch und man weiß nie!

Versuchen Sie, das Verrückteste zu tun, das Sie sich vorstellen können. Das mache ich die ganze Zeit. Es macht mich glücklich und ich genieße die WOWs!

Schritt 9: Verbrauchsmaterialien und Druckdateien

Wassersäule:

SmartDevil Kleiner persönlicher USB-Schreibtischventilator

Zerone USB mini schwimmender Luftbefeuchter

Wassersäulenelemente werden mit White Ultimaker PLA Filament in 3D gedruckt

Wurzelballen:

Terrafaser Hanf 5 "x 5" Wachstumsmatten; Paket von 40

Root Ball ist 3D-gedruckt mit Silver Ultimaker PLA Filament

Lichtkäfig:

LightingWill 10er-Pack V-förmiges LED-Aluminium-Kanalsystem; 1 Meter schwarz eloxiert

(2) BTF-Lighting WS2811 Adressierbarer LED-Streifen UltraBright 5050 SMD RGB 5 Meter DC12V IP65 Wasserdichtigkeit

(2) BTF-Beleuchtung DC12V 6A 72W Kunststoff-Netzteil

(2) BTF-Beleuchtung WS2811 14 Tasten LED RGB Controller

Gorilla Packband und Gorilla doppelseitiges Klebeband

Light Cage Connectors werden auf einem FormLab2 3D-Drucker aus schwarzem Harz gedruckt

Alle Verbrauchsmaterialien sind auf Amazon.com erhältlich

Schritt 10: EUREKA

Lassen Sie uns das wachsen!

Erster Preis beim Growing Beyond Earth Maker Contest