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

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Bonjour et bienvenue.

Il s'agit d'une soumission de catégorie professionnelle.

Je me suis fixé deux objectifs importants en entreprenant ce projet. Mes priorités découlent des téléconférences avec les scientifiques de la NASA et d'autres. Mes enseignements de ces sessions étaient de penser de manière créative et de s'amuser !

L'effort semble porter moins sur la croissance des plantes que sur la croissance des plantes ET la minimisation du poids de la charge utile. En tant que tel, j'ai éliminé tout ce qui n'était pas entièrement nécessaire pour la phase de concept. Cela a également permis de garder le budget bas et l'esthétique très minimale… très mod des années 60. Peut-être très Harry Lange; il était l'un des principaux concepteurs de la NASA qui a ensuite développé les dessins conceptuels et les décors pour des films comme "2001: A Space Odyssey". J'avais également pour objectif d'utiliser autant de méthodes et de machines que mon espace de création le permettrait. Cette année, je me concentrerai sur l'électronique et la robotique.

La laitue est très indulgente. Il se comporte bien dans des conditions de faible luminosité, a besoin de peu de nutriments et se développe à des températures fraîches. Il pousse également rapidement et peut être apprécié dans le cadre d'une routine de coupe et de repousse. Les laitues réagissent considérablement à différents éclairages au niveau épigénétique.

Le titre est peut-être un peu cryptique: HAL>IBM>JCN JCN n'a pas encore d'anagramme significatif.

L'équilibre vectoriel est le renommage par Buckminster Fuller du cuboctaèdre; son solide archimédien préféré.

Et les ordinateurs personnels pour l'alimentation sont un projet du Media Lab du MIT et de leurs efforts de banque de données OpenAg. Je prévois d'utiliser leurs logiciels et conceptions électroniques et de leur fournir mes données collectées. Le projet est open source et en cours.

Étape 1: diagrammes conceptuels 2D

Avant de penser au projet en tant qu'ingénieur ou peut-être jardinier, j'ai considéré le volume du cube avec des méthodes analytiques conceptuelles.

Mon premier instinct a été de "développer" le design vers l'extérieur à partir du point central. Cette idée semblait réalisable et méritait d'être explorée et développée davantage.

Les diagrammes établissent des lignes de construction et représentent des concepts d'irrigation, d'éclairage et de ventilation. Et ils ressemblent plutôt au minimaliste, au mod et au pop art des années 60. Le carré de 500x500mm se met en place et établit une dimension de cercle de 175mm.

Étape 2: diagrammes conceptuels 3D

Pendant des centaines d'années, les mathématiciens ont étudié les formes géométriques et leurs caractéristiques interdépendantes. Mon classique préféré est le modèle 1597 du système solaire de J. Kepler dans son "Mysterium Cosmographicum". Il y imbrique progressivement des sphères et des solides platoniques pour déterminer les orbites des planètes avec le soleil au centre. C'était tout à fait exact mais il l'a abandonné car il ne pouvait pas le confirmer dans ses observations. De là, il écrira les lois de la mécanique céleste. Son échec fut un triomphe !

Buckminster Fuller s'est également beaucoup intéressé à l'interdépendance des formes géométriques. Il a utilisé une méthodologie d'observation pratique. J'essaie de faire plus ou moins la même chose. Apprendre en jouant.

A partir du cube donné, le premier ordre de transformation consiste à tronquer les coins. Ceci établit les volumes primaire et secondaire. Le cuboctaèdre qui en résulte met en place des conditions dont nous apprendrons bientôt qu'elles sont bénéfiques et idéales !

Fuller a démontré que le cuboctaèdre, qu'il a renommé l'équilibre vectoriel, a des propriétés spéciales. Trop pour entrer ici. Ce qui est applicable dans ce cas, c'est que le VE contient parfaitement la géométrie du premier ordre dans la théorie de l'emballage. Étant donné une sphère au centre, l'arrangement idéal et l'emballage le plus serré des sphères autour d'elle est de 12 sphères.

De plus, si l'on considère les plans tangentiels entre chaque sphère et la sphère médiane, on peut découvrir une nouvelle forme: le dodécaèdre rhombique. Il a bien sûr 12 côtés. Tronquez le dodécaèdre rhombique et vous êtes de retour au cube !

Pour mes besoins, le dodécaèdre rhombique peut être imprimé en 3D sous la forme d'une coque monocouche !

Étape 3: Concept de colonne d'eau en orbite terrestre basse

La NASA adore jouer avec des boules d'eau sur l'ISS ! Ils disent que l'eau n'agit pas comme l'eau dans l'espace. Alors pourquoi ne pas utiliser ce fait comme point de départ ? Mon concept d'irrigation consiste à gonfler/dégonfler une boule d'eau au centre, maintenue en place avec un lasso en fil de fer. Il peut ensuite être injecté au besoin avec des nutriments ou des anti fongicides ou autre.

Un dispositif piézoélectrique à ultrasons implanté peut fonctionner à environ 1,7 MHz et peut atomiser la surface de la boule d'eau en minuscules gouttelettes d'environ 3 à 5 microns. Ceci est idéal pour l'absorption d'eau et de nutriments par les racines. Trop de solution nutritive et l'appareil à ultrasons peut se boucher. Mais la laitue n'a besoin que d'une solution nutritive légère.

J'ai eu l'idée de regarder quelqu'un vapoter dans une voiture fermée. La vapeur est allée partout instantanément.

Sinon la colonne d'eau est un empilement de formes toroïdales; un ventilateur, un moteur sans balais, un pivot à roulement à billes et un atomiseur.

Étape 4: Concept de colonne d'eau liée à la terre

Ce qui fonctionne bien dans l'espace ne fonctionne pas toujours bien sur terre; et vice versa.

Ainsi, le concept d'un plan d'eau terrestre doit imiter la conception LEO mais être nécessairement assez différent.

La colonne d'eau liée à la terre doit supporter son propre poids et le poids de la motte et de 12 plantes. Cela exige qu'il soit plus lourd que ce qui est idéal.

La boule d'eau devient un bain-marie. C'est quand même une solution élégante et efficace. Je prévois de le reconcevoir pour incorporer toutes ses fonctionnalités dans une seule solution imprimable.

Le poids total de la colonne d'eau tel que conçu est de 256 grammes.

Étape 5: Concept de la motte

Le dodécaèdre rhombique devient l'enceinte de la chambre de croissance des racines. Elle mesure 175 mm face à face et imprime moins de 50 grammes.

Je l'ai conçu avec une surface crénelée pour améliorer les performances de l'effort d'impression 3D. ça a l'air pas mal aussi ! Et comme indiqué, la Root Ball soutient et oriente la croissance des 12 plants de laitue.

Des ouvertures de 50 mm au centre de chaque face sont équipées de Velcro sur le substrat de croissance des plantes. Le substrat peut être de la fibre de coco mais j'utiliserai des tampons de chanvre et des tampons à récurer 3M.

Une cuillerée ou trois d'AGAR est appliquée au centre des coussinets. Ils vont hydrater, nourrir, coller et orienter les graines. Les graines sont insérées dans la gélose côté pointu "vers le bas". Peut-être que les graines germeront de cette façon. L'éclairage doit être plus intense, le spectre plus large et les températures ambiantes doivent être plus élevées. La plupart des jardiniers aiment semer les graines dans de minuscules chambres, mais nous allons essayer.

Le poids total de Root Ball est un énorme 48 grammes!

Étape 6: Concept de cage lumineuse

La Light Cage est un design simple et élégant, mais elle doit certainement travailler dur !

Il est construit à partir d'extrusions LED d'angle en aluminium de 24x300 mm et de 12 pièces de connecteur d'angle que j'appelle les "tardigrades". Ceux-ci sont imprimés en 3D en résine.

Les longerons prennent en charge 2 longueurs de bandes de LED ultra-lumineuses qui sont programmables et dimmables. Ils peuvent endormir une plante ou la faire « danser » !

Notez que la forme du cuboctaèdre est composée de quatre hexagones. Gardez cela à l'esprit lorsque vous allez installer les bandes LED. Considérez-le comme un défi.

Notez également que les bandes lumineuses se croisent directement au-dessus des plants de laitue dans tous les cas. C'est un gros avantage d'avoir une concentration de lumière exactement là où elle est nécessaire. Une plus petite quantité de lumière est délivrée aux plantes par les côtés.

Et notez enfin que les plantes permettent un peu d'ouverture aux points d'apex de la motte. Ceci est idéal pour diriger la ventilation vers le bas et à travers les plantes si de petits ventilateurs peuvent être montés au milieu des côtés carrés.

Le poids total de la Light Cage est de 1331 grammes. Les appareils électriques pesaient 1500 grammes. Presque autant que toutes les autres choses réunies ! Le poids total du projet s'élevait à 3135 grammes. Combien ça coûte?

Étape 7: Conseils de construction de cages légères

Bien que de conception simple, la construction de la Light Cage est un peu délicate.

Je recommande de construire une valise de voyage pour servir de support et de guide. Vous pouvez le construire à partir de n'importe quoi, mais ses dimensions intérieures doivent être de 500x500x500mm. J'ai fait le mien en mélamine et je l'ai coupé sur la machine CNC.

Les extrusions d'aluminium doivent être coupées à une longueur uniforme de 300 mm. Allez lentement avec la scie à métaux en croix.

Les tardigrades sont imprimés en 3D sur une imprimante laser à résine FormLab2. Ils sont tous identiques à l'exception de deux qui ont des trous pour enfiler la puissance.

Au fur et à mesure, utilisez du ruban d'emballage Gorilla pour maintenir les morceaux ensemble. Finalement, je le collerai avec des connexions de moment, mais je veux que l'option apporte des modifications au fur et à mesure que la conception progresse… une autre raison de construire la valise de voyage; il empêche la Light Cage de s'affaisser.

Il fonctionne également pour utiliser une méthode alternée sur/sous pour installer les bandes LED. C'est payant de planifier à l'avance.

Et notez que les bandes semblent se dilater un peu lorsqu'elles chauffent.

J'ai opté pour une extrusion de meilleure qualité qui est plus lourde mais agit mieux comme dissipateur thermique pour les LED. Je peux ou non finir par utiliser les lentilles en plastique dépoli.

Étape 8: Efforts secondaires

Il y a d'abord la construction d'une valise de voyage optionnelle. Il peut être fait de n'importe quoi, mais il est pratique lors de l'assemblage de la Light Cage et maintient le projet en sécurité et portable. Il est toutefois destiné à dépasser le cadre de cette entrée.

Gardez vos espaces de travail ordonnés et organisés. Même sur des projets simples, les choses peuvent devenir incontrôlables.

Même si vous savez que quelque chose fonctionnera, essayez de trouver une autre solution. L'exploration le garde frais et on ne sait jamais !

Essayez de faire la chose la plus folle à laquelle vous puissiez penser. Je le fais tout le temps. Cela me rend heureux et j'apprécie les WOW!

Étape 9: Fournitures et fichiers d'impression

Colonne d'eau:

Petit ventilateur de bureau USB personnel SmartDevil

Mini humidificateur flottant USB Zerone

Les éléments de la colonne d'eau sont imprimés en 3D à l'aide du filament PLA Ultimaker blanc

Boule de racines:

Tapis de culture Terrafibre Chanvre 5"x5"; paquet de 40

La boule de racine est imprimée en 3D avec le filament PLA Silver Ultimaker

Cage légère:

Système de canaux en aluminium à DEL en forme de V de 10 paquets de LightingWill; 1 mètre noir anodisé

(2) Bande LED adressable BTF-Lighting WS2811 UltraBright 5050 SMD RVB 5 mètres DC12V IP65 Étanchéité

(2) Alimentation en plastique BTF-Lighting DC12V 6A 72W

(2) BTF-Lighting WS2811 Contrôleur LED RGB 14 touches

Ruban d'emballage Gorilla et ruban adhésif double face Gorilla

Les connecteurs Light Cage sont imprimés sur une imprimante 3D FormLab2 en résine noire

Toutes les fournitures sont disponibles sur Amazon.com

Étape 10: EUREKA

Cultivons ça !

Premier prix du concours Growing Beyond Earth Maker