JCN: Vector Equilibrium Food Computer Concept V60.s: 10 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Ciao e Benvenuto.

Questa è una presentazione di categoria professionale.

Ho fissato due obiettivi importanti nel portare avanti questo progetto. Le mie priorità derivano dalle teleconferenze con gli scienziati della NASA e altri. Il mio punto di partenza da queste sessioni è stato pensare in modo creativo e DIVERTIRTI!

Lo sforzo sembra riguardare meno la coltivazione delle piante e più la crescita delle piante E la riduzione del peso del carico utile. Come tale ho eliminato tutto ciò che non era del tutto necessario per la fase di concept. Ciò ha anche mantenuto il budget basso e l'estetica molto minimale… mod molto anni '60. Forse molto Harry Lange; è stato un progettista principale per la NASA che ha continuato a sviluppare i disegni concettuali e le scenografie per film come "2001: Odissea nello spazio". Avevo anche l'obiettivo di utilizzare il maggior numero di metodi e macchine consentiti dal mio spazio di creazione. Il mio focus quest'anno sarà sull'elettronica e la robotica.

La lattuga è molto indulgente. Fa bene in condizioni di scarsa illuminazione, ha bisogno di pochi nutrienti e prospera a temperature fresche. Inoltre cresce rapidamente e può essere gustato con una routine di taglio e ricrescita. Le lattughe rispondono drammaticamente a diverse luci a livello epigenetico.

Forse il titolo è un po' criptico: HAL>IBM>JCN JCN non ha ancora un anagramma significativo.

Il Vector Equilibrium è la ridenominazione di Buckminster Fuller del cubottaedro; il suo solido di Archimede preferito.

E i personal food computer sono un progetto del Media Lab del MIT e dei loro sforzi per la banca dati OpenAg. Ho intenzione di utilizzare il loro software e i loro progetti elettronici e fornire loro i miei dati raccolti. Il progetto è open source e continua.

Passaggio 1: diagrammi concettuali 2D

Prima di pensare al progetto come ingegnere o forse giardiniere, ho considerato il volume del cubo con metodi analitici concettuali.

Il mio primo istinto è stato quello di "far crescere" il disegno verso l'esterno dal punto centrale. Questa idea sembrava realizzabile e degna di ulteriore esplorazione e sviluppo.

I diagrammi stabiliscono le linee di costruzione e rappresentano i concetti di irrigazione, illuminazione e ventilazione. E sono un po' come il minimalista, il mod e la pop art degli anni '60. Il quadrato da 500x500 mm si configura e stabilisce una dimensione del cerchio di 175 mm.

Passaggio 2: diagrammi concettuali 3D

Per molte centinaia di anni, i matematici hanno studiato le forme geometriche e le loro caratteristiche correlate. Il mio classico preferito è il modello del 1597 del sistema solare di J. Kepler nel suo "Mysterium Cosmographicum". In esso nidifica progressivamente sfere e solidi platonici per determinare le orbite dei pianeti con al centro il sole. Era abbastanza accurato ma lo abbandonò perché non poteva confermarlo nelle sue osservazioni. Da lì avrebbe continuato a scrivere le leggi della meccanica celeste. Il suo fallimento è stato un trionfo!

Anche Buckminster Fuller si interessò notevolmente all'interrelazione delle forme geometriche. Ha impiegato una metodologia osservativa pratica. Sto cercando di fare lo stesso più o meno. Imparare giocando.

Dal cubo dato, il primo ordine di trasformazione è troncare gli angoli. Questo stabilisce i volumi primari e secondari. Il cubottaedro risultante crea condizioni che impareremo presto ad essere utili e ideali!

Fuller ha dimostrato che il cubottaedro, che ha ribattezzato Vector Equilibrium, ha proprietà speciali. Troppi per entrare qui. Ciò che è applicabile in questo caso è che il VE contiene perfettamente la geometria del primo ordine nella teoria dell'impaccamento. Data una sfera al centro, la disposizione ideale e l'imballaggio più stretto delle sfere attorno ad essa è di 12 sfere.

Inoltre, se si considerano i piani tangenziali tra ciascuna sfera e la sfera centrale, si può scoprire una nuova forma: il dodecaedro rombico. Ovviamente ha 12 lati. Tronca il dodecaedro rombico e sei tornato al cubo!

Per i miei scopi, il dodecaedro rombico può essere stampato in 3D come un guscio a strato singolo!

Passaggio 3: concetto di colonna d'acqua dell'orbita terrestre bassa

La NASA ama giocare con le palle d'acqua sulla ISS! Dicono che l'acqua non si comporta come l'acqua nello spazio. Allora perché non usare questo fatto come punto di partenza? Il mio concetto di irrigazione è quello di gonfiare/sgonfiare una palla d'acqua nel punto centrale, vincolata in posizione con un lazo metallico. Può quindi essere iniettato secondo necessità con sostanze nutritive o anti fungicidi o altro.

Un dispositivo piezoelettrico ad ultrasuoni impiantato può funzionare a circa 1,7 Mhz e può atomizzare la superficie della palla d'acqua in minuscole goccioline di circa 3-5 micron. Questo è l'ideale per l'assorbimento di acqua e sostanze nutritive da parte delle radici. Troppa soluzione nutritiva e il dispositivo a ultrasuoni possono ostruirsi. Ma la lattuga ha bisogno solo di una soluzione nutritiva leggera.

Ho avuto l'idea guardando qualcuno svapare in un'auto chiusa. Il vapore è andato ovunque all'istante.

Altrimenti la colonna d'acqua è una pila di forme toroidali; una ventola, un motore brushless, un perno con cuscinetti a sfera e un atomizzatore.

Passaggio 4: concetto di colonna d'acqua legata alla terra

Ciò che funziona bene nello spazio non sempre funziona bene sulla terra; e viceversa.

Quindi il concetto per uno schema idrico terrestre deve imitare il design del LEO ma deve essere necessariamente molto diverso.

La colonna d'acqua legata alla terra deve sostenere il proprio peso e il peso della sfera della radice e delle 12 piante. Ciò richiede che sia più pesante di ciò che è ideale.

La palla d'acqua diventa un bagno d'acqua. Comunque è una soluzione elegante ed efficiente. Ho intenzione di riprogettarlo per incorporare tutte le sue funzionalità in un'unica soluzione stampabile.

Il peso totale della colonna d'acqua come progettato è di 256 grammi.

Passaggio 5: concetto di Root Ball

Il dodecaedro rombico diventa il recinto per la camera di crescita delle radici. Misura 175 mm faccia a faccia e stampa per meno di 50 grammi.

L'ho progettato con una superficie merlata per migliorare le prestazioni dello sforzo di stampa 3D. Sembra anche abbastanza buono! E come notato la Root Ball sostiene e orienta la crescita delle 12 piante di lattuga.

Le aperture di 50 mm al centro di ogni faccia sono fissate con velcro al substrato per la crescita della pianta. Il substrato può essere fibra di cocco, ma userò tamponi di canapa e spugne 3M.

Una o tre cucchiaiate di AGAR vengono applicate al centro dei cuscinetti. Idreranno, nutriranno, attaccheranno e orienteranno i semi. I semi vengono inseriti nell'agar con il lato appuntito "in basso". Forse i semi germoglieranno in questo modo. L'illuminazione deve essere più intensa, uno spettro più ampio e le temperature ambientali devono essere più alte. Alla maggior parte dei giardinieri piace iniziare i semi in piccole camere, ma ci proveremo.

Il peso totale della Root Ball è di ben 48 grammi!

Passaggio 6: concetto di gabbia leggera

La Light Cage è un design semplice ed elegante, ma sicuramente deve lavorare sodo!

È costruito con estrusioni LED angolari in alluminio 24x300 mm e 12 connettori angolari che chiamo "tardigradi". Questi sono stampati in 3D in resina.

I longheroni supportano 2 lunghezze di strisce LED ultra luminose che sono programmabili e dimmerabili. Possono far addormentare una pianta o farla "danzare"!

Nota che la forma del cubottaedro è composta da quattro esagoni. Tienilo a mente quando vai a installare le strisce LED. Pensala come una sfida.

Nota anche che le strisce luminose si incrociano direttamente sopra le piante di lattuga in ogni caso. È un grande vantaggio avere una concentrazione di luce esattamente dove serve. Una quantità minore di luce viene fornita alle piante dai lati.

E nota infine che le piante consentono un po' di un'apertura nei punti all'apice della Root Ball. Questo è l'ideale per dirigere la ventilazione verso il basso e attraverso le piante se è possibile montare piccoli ventilatori al centro dei lati quadrati.

Il peso totale della Light Cage è di 1331 grammi. I dispositivi di potenza pesavano 1500 grammi. Quasi quanto tutte le altre cose messe insieme! Il peso totale del progetto è arrivato a 3135 grammi. Quanto costa?

Passaggio 7: suggerimenti per la costruzione di gabbie leggere

Sebbene sia semplice nel design, costruire la Light Cage è un po' complicato.

Consiglio di costruire una custodia da viaggio che funga da supporto e guida. Puoi costruirlo con qualsiasi cosa, ma le sue dimensioni interne dovrebbero essere 500x500x500mm. Ho fatto il mio con la melamina e l'ho tagliato sulla macchina CNC.

I profilati in alluminio devono essere tagliati a una lunghezza uniforme di 300 mm. Vai piano con la sega a croce di metallo.

I tardigradi sono stampati in 3D su una stampante a resina laser FormLab2. Sono tutti identici tranne due che hanno fori per infilare il potere.

Mentre procedi, usa il nastro adesivo Gorilla per tenere insieme i pezzi. Alla fine lo incollerò con le connessioni del momento, ma voglio che l'opzione apporterà modifiche man mano che il design progredisce… un altro motivo per costruire la custodia da viaggio; mantiene la Light Cage dal cedimento.

Inoltre funziona utilizzando un metodo alternato sopra/sotto per installare le strisce LED. Conviene pianificare in anticipo.

E nota che le strisce sembrano espandersi un po' quando si riscaldano.

Sono andato con un'estrusione di qualità migliore che è più pesante ma agisce meglio come dissipatore di calore per i LED. Potrei o non potrei finire per usare le lenti di plastica smerigliata.

Passaggio 8: sforzi collaterali

Innanzitutto c'è la costruzione di un Traveling Case opzionale. Può essere fatto di qualsiasi cosa, ma è utile durante l'assemblaggio della Light Cage e mantiene il progetto sicuro e portatile. Si intende, tuttavia, essere oltre lo scopo di questa voce.

Mantieni i tuoi spazi di lavoro ordinati e organizzati. Anche su progetti semplici, le cose possono sfuggire al controllo.

Anche se sai che qualcosa funzionerà, prova a trovare un altro modo. L'esplorazione lo mantiene fresco e non si sa mai!

Cerca di fare la cosa più folle che ti viene in mente. Lo faccio tutto il tempo. Mi rende felice e mi godo i WOW!

Passaggio 9: materiali di consumo e file di stampa

Colonna d'acqua:

Ventilatore da tavolo USB personale SmartDevil piccolo

Mini umidificatore galleggiante USB Zerone

Gli elementi della colonna d'acqua sono stampati in 3D utilizzando il filamento PLA White Ultimaker

Sfera della radice:

Tappetini da coltivazione in canapa Terrafibre 5"x5"; confezione da 40

Root Ball è stampato in 3D con il filamento PLA Silver Ultimaker

gabbia leggera:

LightingWill Sistema di canali in alluminio a forma di V a LED in confezione da 10 pezzi; 1 metro anodizzato nero

(2) BTF-Lighting WS2811 Striscia LED indirizzabile UltraBright 5050 SMD RGB 5 metri DC12V IP65 Impermeabilità

(2) Alimentatore in plastica BTF-Lighting DC12V 6A 72W

(2) Controller RGB LED a 14 tasti BTF-Lighting WS2811

Nastro da imballaggio Gorilla e nastro biadesivo Gorilla

I connettori Light Cage sono stampati su stampante 3D FormLab2 in resina nera

Tutti i materiali di consumo sono disponibili su Amazon.com

Fase 10: EUREKA

Coltiviamo questo!

Primo premio al concorso Growing Beyond Earth Maker