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

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:22

Hei og velkommen.

Dette er en profesjonell kategori innsending.

Jeg satte meg to viktige mål med dette prosjektet. Mine prioriteringer stammer fra telekonferansene med NASA -forskerne og andre. Mine takeaways fra disse øktene var å tenke kreativt og ha det gøy!

Innsatsen ser ut til å være mindre om å dyrke planter og mer om å dyrke planter OG minimere nyttelastvekten. Som sådan eliminerte jeg alt som ikke var helt nødvendig for konseptfasen. Dette holdt også budsjettet lavt og det estetiske veldig minimalt … veldig 60 -talls mod. Kanskje veldig Harry Lange; han var hoveddesigner for NASA som utviklet konsepttegningene og settene for filmer som "2001: A Space Odyssey". Jeg hadde også som mål å bruke så mange av metodene og maskinene som skaperen min tillater. Fokuset mitt i år vil være på elektronikk og robotikk.

Salat er veldig tilgivende. Den gjør det bra i svakt lys, trenger få næringsstoffer og trives i kjølige temperaturer. Det vokser også raskt og kan nytes på en kutt og vokse igjen rutine. Slapper reagerer dramatisk på forskjellig belysning på det epigenetiske nivået.

Kanskje tittelen er litt kryptisk: HAL> IBM> JCN JCN har ikke et meningsfylt anagram ennå.

Vector Equilibrium er Buckminster Fullers omdøping av cuboctahedron; hans favoritt Archimedian solid.

Og personlige matdatamaskiner er et prosjekt av MIT's Media Lab og deres OpenAg -databankinnsats. Jeg planlegger å bruke deres programvare og elektroniske design og gi dem mine innsamlede data. Prosjektet er åpen kildekode og pågår.

Trinn 1: 2D -konseptdiagrammer

Før jeg tenkte på prosjektet som ingeniør eller kanskje gartner, vurderte jeg terningvolumet med konseptuelle analysemetoder.

Mitt første instinkt var å "vokse" designet utover fra midtpunktet. Denne ideen virket gjennomførbar og verdig til videre leting og utvikling.

Diagrammene etablerer konstruksjonslinjer og representerer konsepter for vanning, belysning og ventilasjon. Og de er heller som 60 -tallets minimalistiske, mod- og popkunst. 500x500 mm firkant setter opp og etablerer en sirkeldimensjon på 175 mm.

Trinn 2: 3D -konseptdiagrammer

I mange hundre år undersøkte matematikere geometriske former og deres sammenhengende egenskaper. Min favorittklassiker er J. Keplers 1597 -modell av solsystemet i hans "Mysterium Cosmographicum". I den hekker han gradvis sfærer og platoniske faste stoffer for å bestemme planetenes baner med solen i sentrum. Det var ganske nøyaktig, men han forlot det fordi han ikke kunne bekrefte det i sine observasjoner. Derfra fortsatte han med å skrive lovene om himmelsk mekanikk. Hans fiasko var en triumf!

Buckminster Fuller tok også en betydelig interesse for geometriske formeres sammenheng. Han brukte en praktisk observasjonsmetodikk. Jeg prøver å gjøre det samme mer eller mindre. Læring ved å leke.

Fra den gitte terningen er den første transformasjonsrekkefølgen å kutte hjørnene. Dette fastslår primær- og sekundærvolumet. Den resulterende cuboctahedron setter opp forhold som vi snart skal lære å være fordelaktige og ideelle!

Fuller demonstrerte at cuboctahedron, som han omdøpte Vector Equilibrium, har spesielle egenskaper. For mange til å gå inn her. Det som er aktuelt i dette tilfellet er at VE perfekt inneholder førsteordens geometri i pakningsteori. Gitt en kule i midten, er det ideelle arrangementet og den tetteste pakningen av sfærer rundt det 12 sfærer.

Videre, hvis man vurderer de tangensielle planene mellom hver sfære og den midterste sfæren, kan man oppdage en ny form: den rhombiske dodekaeder. Den har selvfølgelig 12 sider. Avkort den rhombiske dodekaeder og du er tilbake til terningen!

For mine formål kan den rhombiske dodekaederen skrives ut i 3D som et enkeltlags skall!

Trinn 3: Low Earth Orbit Water Column Concept

NASA elsker å leke med vannballer på ISS! De sier at vann ikke fungerer som vann i verdensrommet. Så hvorfor ikke bruke dette faktum som utgangspunkt? Mitt vanningskonsept er å blåse opp/tømme en vannkule i sentrum, begrenset på plass med en trådlasso. Det kan deretter injiseres etter behov med næringsstoffer eller soppdrepende midler eller hva som helst.

En implantert ultralyd piezoelektrisk enhet kan drives på omtrent 1,7 Mhz og kan atomisere overflaten av vannkulen til små dråper på omtrent 3-5 mikron i størrelse. Dette er ideelt for rotopptak av vann og næringsstoffer. For mye næringsoppløsning og ultralydsenheten kan tette seg. Men salat trenger bare en lett næringsoppløsning.

Jeg fikk ideen fra å se noen vape i en lukket bil. Dampen gikk overalt med en gang.

Ellers er vannsøylen en bunke med toroidale former; en vifte, en børsteløs motor, et kulelager og en forstøver.

Trinn 4: Earth Bound Water Column Concept

Det som fungerer bra i verdensrommet fungerer ikke alltid bra på jorden; og vice versa.

Så konseptet for et terrestrisk vannopplegg må etterligne LEO -designet, men nødvendigvis være ganske annerledes.

Den jordbundne vannsøylen må støtte sin egen vekt og vekten av rotballen og 12 planter. Det krever at den er tyngre enn det som er ideelt.

Vannballen blir til et vannbad. Likevel er det en elegant effektiv løsning. Jeg planlegger å redesigne den for å inkorporere alle funksjonene i en utskrivbar løsning.

Den totale vannkolonnen vekt som designet er 256 gram.

Trinn 5: Root Ball Concept

Den rhombiske dodekaeder blir kabinettet for rotvekstkammeret. Den måler 175 mm ansikt til ansikt og skriver ut for mindre enn 50 gram.

Jeg designet den med en crenelated overflate for å forbedre ytelsen til 3D -utskriften. Det ser ganske bra ut også! Og som nevnt støtter og orienterer Root Ball dyrking av de 12 salatplantene.

50 mm åpninger i midten av hvert ansikt er utstyrt med borrelås til plantens voksende underlag. Underlaget kan være kokosnøttkokos, men jeg vil bruke hampputer og 3M skrubbeputer.

En dukke eller tre AGAR påføres midten av putene. De vil hydrere, mate, klebe og orientere frøene. Frø settes inn i agar -spisssiden "ned". Kanskje vil frøene spire på denne måten. Belysningen må være mer intens, et bredere spekter og omgivelsestemperaturen må være høyere. De fleste gartnere liker å starte frø i små kamre, men vi skal prøve.

Den totale Root Ball -vekten er hele 48 gram!

Trinn 6: Light Cage Concept

Light Cage er en enkel og elegant design, men den må absolutt jobbe hardt!

Den er konstruert av 24 x 300 mm aluminium hjørne LED ekstruderinger og 12 hjørne kontaktstykker som jeg kaller "tardigrades". Disse er 3D -trykte i harpiks.

Sparene støtter 2 lengder med ultralette LED-strimler som er programmerbare og dimbare. De kan sette en plante i dvale eller de kan få dem til å danse!

Vær oppmerksom på at kuboctahedron -formen består av fire sekskanter. Husk dette når du skal installere LED -stripene. Tenk på det som en utfordring.

Vær også oppmerksom på at lysstrimlene i hvert tilfelle krysser direkte over salatplantene. Det er en stor fordel å ha en konsentrasjon av lys akkurat der det trengs. En mindre mengde lys blir levert til plantene fra sidene.

Og legg endelig merke til at plantene åpner for litt åpning ved toppunktene i rotballen. Dette er ideelt for å lede ventilasjon ned og gjennom plantene hvis det kan monteres små vifter midt på firkantene.

Den totale Light Cage -vekten er 1331 gram. Kraftenhetene veide 1500 gram. Nesten like mye som alt det andre til sammen! Prosjektets totale vekt kom på 3135 gram. Hvor mye koster det?

Trinn 7: Tips for konstruksjon av lette bur

Selv om det er enkelt i design, er det litt vanskelig å bygge Light Cage.

Jeg anbefaler å bygge en reisesak for å fungere som en støtte og guide. Du kan bygge den ut av alt annet enn at innvendige dimensjoner skal være 500x500x500mm. Jeg lagde min av melamin og kuttet den på CNC -maskinen.

Aluminiumsprofiler må kuttes til en jevn lengde på 300 mm. Gå sakte med metallkorsagen.

Tardigradene er 3D -trykte på en FormLab2 laserharpiksskriver. De er alle identiske bortsett fra to som har hull for å trå strøm.

Når du går, bruk Gorilla pakningstape for å holde bitene sammen. Etter hvert vil jeg lime det sammen med øyeblikkstilkoblinger, men jeg vil at alternativet skal gjøre endringer etter hvert som designet skrider frem … en annen grunn til å bygge reisekassen; det holder Light Cage fra å falle.

Det fungerer også å bruke en vekslende over/under -metode for å installere LED -stripene. Det lønner seg å planlegge fremover.

Og merk at strimlene ser ut til å ekspandere litt når de varmes opp.

Jeg gikk med en ekstrudering av bedre kvalitet som er tyngre, men fungerer bedre som en kjøleribbe for lysdiodene. Det kan hende jeg ender med å bruke frostede plastlinser.

Trinn 8: Bivirkninger

Først er det konstruksjonen av en valgfri reisetaske. Den kan være laget av alt, men den kommer godt med når du monterer Light Cage og holder prosjektet trygt og bærbart. Det er imidlertid ment å være utenfor omfanget av denne oppføringen.

Hold arbeidsplassene ordnet og organisert. Selv på enkle prosjekter kan ting komme ut av kontroll.

Selv om du vet at noe vil fungere, kan du prøve å komme på en annen måte. Leting holder den frisk, og du vet aldri!

Prøv å gjøre det mest vanvittige du kan tenke deg. Jeg gjør det hele tiden. Det holder meg glad, og jeg liker WOWs!

Trinn 9: Rekvisita og skrive ut filer

Vannkolonne:

SmartDevil liten personlig USB -vifte

Zerone USB mini flytende luftfukter

Vannkolonnelementer er 3D -trykte ved hjelp av White Ultimaker PLA Filament

Rotball:

Terrafibre Hemp 5 "x5" Grow Mats; pakke med 40

Root Ball er 3D -trykt med Silver Ultimaker PLA Filament

Lysbur:

LightingWill 10-Pack V-form LED Aluminium Channel System; 1 meter anodisert svart

(2) BTF-Lighting WS2811 Adresserbar LED Strip UltraBright 5050 SMD RGB 5 meter DC12V IP65 Vanntetting

(2) BTF-Lighting DC12V 6A 72W plaststrømforsyning

(2) BTF-Lighting WS2811 14 taster LED RGB-kontroller

Gorilla pakkingstape og Gorilla dobbeltsidig tape

Light Cage -kontakter skrives ut på FormLab2 3D -skriver i svart harpiks

Alle rekvisita er tilgjengelig på Amazon.com

Trinn 10: EUREKA

La oss vokse dette!

Førstepremie i konkurransen Growing Beyond Earth Maker