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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:36

Olá e bem-vindo.

Este é um envio de categoria profissional.

Eu defini dois objetivos importantes ao levar este projeto adiante. Minhas prioridades são derivadas das teleconferências com os cientistas da NASA e outros. Minha lição nessas sessões foi pensar criativamente e se DIVERTIR!

O esforço parece ser menos sobre o cultivo de plantas e mais sobre o cultivo de plantas E minimizar o peso da carga útil. Como tal, eliminei tudo o que não fosse totalmente necessário para a fase de conceito. Isso também manteve o orçamento baixo e a estética mínima … mod dos anos 60. Talvez muito Harry Lange; ele foi o designer principal da NASA que desenvolveu os desenhos e cenários conceituais para filmes como "2001: Uma Odisséia no Espaço". Eu também tinha o objetivo de usar o máximo de métodos e máquinas que meu espaço de criador permitir. Meu foco este ano será em eletrônica e robótica.

A alface é muito indulgente. Ele se sai bem com pouca luz, precisa de poucos nutrientes e se desenvolve bem em temperaturas frias. Também cresce rápido e pode ser apreciado na rotina de cortar e crescer novamente. As alfaces respondem a diferentes tipos de iluminação dramaticamente no nível epigenético.

Talvez o título seja um pouco enigmático: HAL> IBM> JCN JCN ainda não tem um anagrama significativo.

O Vector Equilibrium é a renomeação de Buckminster Fuller para o cuboctaedro; seu sólido arquimediano favorito.

E os computadores pessoais para alimentação é um projeto do Media Lab do MIT e seus esforços de banco de dados OpenAg. Pretendo empregar seus softwares e designs eletrônicos e fornecer a eles meus dados coletados. O projeto é de código aberto e está em andamento.

Etapa 1: Diagramas de conceito 2D

Antes de pensar no projeto como engenheiro ou talvez jardineiro, considerei o volume do cubo com métodos analíticos conceituais.

Meu primeiro instinto foi "fazer crescer" o design a partir do ponto central. Esta ideia parecia viável e digna de mais exploração e desenvolvimento.

Os diagramas estabelecem linhas de construção e representam conceitos de irrigação, iluminação e ventilação. E eles são um pouco como o minimalista, mod e pop art dos anos 60. O quadrado de 500x500 mm configura e estabelece uma dimensão de círculo de 175 mm.

Etapa 2: diagramas de conceito 3D

Por muitas centenas de anos, os matemáticos investigaram as formas geométricas e suas características inter-relacionadas. Meu clássico favorito é o modelo de J. Kepler de 1597 do sistema solar em seu "Mysterium Cosmographicum". Nele, ele aninha progressivamente esferas e sólidos platônicos para determinar as órbitas dos planetas com o sol no centro. Era bastante preciso, mas ele o abandonou porque não pôde confirmá-lo em suas observações. A partir daí, ele iria escrever as leis da mecânica celeste. Seu fracasso foi um triunfo!

Buckminster Fuller também teve um interesse considerável na inter-relação das formas geométricas. Ele empregou uma metodologia de observação prática. Estou tentando fazer mais ou menos o mesmo. Aprendendo brincando.

A partir do cubo fornecido, a primeira ordem de transformação é truncar os cantos. Isso estabelece os volumes primário e secundário. O cuboctaedro resultante cria condições que logo aprenderemos como benéficas e ideais!

Fuller demonstrou que o cuboctaedro, que ele rebatizou de Vector Equilibrium, tem propriedades especiais. Muitos para entrar aqui. O que é aplicável neste caso é que o VE contém perfeitamente a geometria de primeira ordem na teoria de empacotamento. Dada uma esfera no centro, o arranjo ideal e o acondicionamento mais apertado de esferas em torno dela são 12 esferas.

Além disso, se considerarmos os planos tangenciais entre cada esfera e a esfera intermediária, podemos descobrir uma nova forma: o dodecaedro rômbico. É claro que tem 12 lados. Trunque o dodecaedro rômbico e você está de volta ao cubo!

Para meus propósitos, o dodecaedro rômbico pode ser impresso em 3D como uma concha de camada única!

Etapa 3: Conceito de coluna d'água de baixa órbita terrestre

A NASA adora brincar com bolas de água na ISS! Eles dizem que a água não age como a água no espaço. Então, por que não usar esse fato como ponto de partida? Meu conceito de irrigação é inflar / desinflar uma bola de água no ponto central, presa no lugar com um laço de arame. Ele pode então ser injetado conforme necessário com nutrientes ou antifungicidas ou qualquer outra coisa.

Um dispositivo piezoelétrico ultrassônico implantado pode ser operado a cerca de 1,7 Mhz e pode atomizar a superfície da bola de água em pequenas gotículas de cerca de 3-5 mícrons de tamanho. Isso é ideal para a absorção de água e nutrientes pelas raízes. Muita solução nutritiva e o dispositivo ultrassônico podem entupir. Mas a alface precisa apenas de uma solução nutritiva leve.

Tive a ideia de assistir alguém vape em um carro fechado. O vapor foi para todos os lugares instantaneamente.

Caso contrário, a coluna de água é uma pilha de formas toroidais; um ventilador, um motor sem escova, um pivô de rolamento de esferas e um atomizador.

Etapa 4: Conceito de coluna de água ligada à terra

O que funciona bem no espaço nem sempre funciona bem na Terra; e vice versa.

Portanto, o conceito de um esquema de água terrestre precisa imitar o projeto LEO, mas necessariamente ser bem diferente.

A coluna de água ligada à terra precisa suportar seu próprio peso e o peso da raiz e das 12 plantas. Isso exige que seja mais pesado do que o ideal.

A bola d'água se torna um banho-maria. Ainda assim, é uma solução elegante e eficiente. Estou pensando em redesenhar para incorporar todos os seus recursos em uma solução de impressão.

O peso total da coluna d'água projetado é de 256 gramas.

Etapa 5: Conceito Root Ball

O dodecaedro rômbico torna-se o invólucro da câmara de crescimento da raiz. Ela mede 175 mm face a face e imprime menos de 50 gramas.

Eu o projetei com uma superfície com ameias para melhorar o desempenho do esforço de impressão 3D. Também parece muito bom! E, como observado, o Root Ball apóia e orienta o crescimento das 12 plantas de alface.

Aberturas de 50 mm no centro de cada face são encaixadas com velcro no substrato de crescimento da planta. O substrato pode ser coco, mas usarei almofadas de cânhamo e almofadas de limpeza 3M.

Uma colherada ou três de AGAR é aplicada no centro das almofadas. Eles irão hidratar, alimentar, colar e orientar as sementes. As sementes são inseridas no ágar com o lado apontado "para baixo". Talvez as sementes germinem assim. A iluminação precisa ser mais intensa, o espectro mais amplo e a temperatura ambiente precisa ser mais alta. A maioria dos jardineiros gosta de plantar sementes em câmaras minúsculas, mas vamos tentar.

O peso total do Root Ball é de 48 gramas!

Etapa 6: Conceito Light Cage

O Light Cage tem um design simples e elegante, mas com certeza tem que funcionar muito!

Ele é construído com extrusões de LED de canto de alumínio 24x300mm e 12 peças de conector de canto que eu chamo de "tardígrados". Estes são impressos em 3D em resina.

As longarinas suportam 2 comprimentos de faixas de LEDs ultrabrilhantes que são programáveis e reguláveis. Eles podem colocar uma planta para dormir ou podem fazê-los 'dançar !

Observe que a forma do cuboctaedro é composta por quatro hexágonos. Lembre-se disso quando for instalar as fitas de LED. Pense nisso como um desafio.

Observe também que as faixas de luz cruzam diretamente acima das plantas de alface em todos os casos. É uma grande vantagem ter uma concentração de luz exatamente onde ela é necessária. Uma quantidade menor de luz é fornecida às plantas pelas laterais.

E observe, finalmente, que as plantas permitem uma pequena abertura nos pontos de vértice da raiz. Isso é ideal para direcionar a ventilação para baixo e através das plantas, se pequenos ventiladores puderem ser montados no meio dos lados quadrados.

O peso total do Light Cage é de 1331 gramas. Os dispositivos de energia pesavam 1.500 gramas. Quase tanto quanto todas as outras coisas combinadas! O peso total do projeto foi de 3.135 gramas. Quanto aquilo custa?

Etapa 7: dicas de construção de gaiola leve

Embora simples em design, construir o Light Cage é um pouco complicado.

Recomendo a construção de uma mala de viagem para servir de apoio e guia. Você pode construí-lo com qualquer coisa, mas suas dimensões internas devem ser 500x500x500mm. Fiz o meu de melamina e cortei na máquina CNC.

As extrusões de alumínio precisam ser cortadas em um comprimento uniforme de 300 mm. Vá devagar com a serra transversal de metal.

Os tardígrados são impressos em 3D em uma impressora de resina a laser FormLab2. Eles são todos idênticos, exceto por dois que têm orifícios para passar a força.

Conforme você avança, use a fita de embalagem Gorilla para manter os pedaços juntos. Eventualmente irei colá-lo com conexões momentâneas, mas quero a opção de fazer alterações conforme o projeto avança … outro motivo para construir a mala de viagem; evita que o Light Cage afunde.

Também funciona para empregar um método alternado acima / abaixo para instalar as tiras de LED. Vale a pena planejar com antecedência.

E observe que as tiras parecem se expandir um pouco quando aquecem.

Optei por uma extrusão de melhor qualidade, que é mais pesada, mas funciona melhor como dissipador de calor para os LEDs. Posso ou não acabar usando as lentes de plástico fosco.

Etapa 8: Esforços colaterais

Primeiro, há a construção de uma mala de viagem opcional. Pode ser feito de qualquer coisa, mas é útil na montagem do Light Cage e mantém o projeto seguro e portátil. Pretende-se, entretanto, estar além do escopo desta entrada.

Mantenha seus espaços de trabalho organizados e organizados. Mesmo em projetos simples, as coisas podem ficar fora de controle.

Mesmo se você souber que algo vai funcionar, tente encontrar outra maneira. A exploração o mantém atualizado e você nunca sabe!

Tente fazer a coisa mais maluca que você possa imaginar. Eu faço isso o tempo todo. Isso me deixa feliz e eu gosto dos WOWs!

Etapa 9: suprimentos e arquivos de impressão

Coluna de água:

Ventilador de mesa USB pessoal pequeno SmartDevil

Mini umidificador flutuante Zerone USB

Os elementos da coluna d'água são impressos em 3D usando White Ultimaker PLA Filament

Bola da raiz:

Esteiras de cultivo Terrafibre 5 "x 5" de cânhamo; pacote de 40

Root Ball é impresso em 3D com Silver Ultimaker PLA Filament

Light Cage:

Sistema de canais de alumínio em LED em forma de V LightingWill com 10 unidades; 1 metro anodizado preto

(2) BTF-Lighting WS2811 endereçável LED Faixa UltraBright 5050 SMD RGB 5 metros DC12V IP65 Impermeabilização

(2) Fonte de alimentação de plástico BTF-Lighting DC12V 6A 72W

(2) BTF-Lighting WS2811 14 teclas LED RGB Controlador

Gorilla Packing Tape e Gorilla Double Sided Tape

Os conectores Light Cage são impressos na impressora FormLab2 3D em resina preta

Todos os suprimentos estão disponíveis na Amazon.com

Etapa 10: EUREKA

Vamos fazer crescer isso!

Primeiro prêmio no concurso Growing Beyond Earth Maker