Physik | Technik

Yanik Hirschi, 2001 | Beringen, SH
Simon Rosenast, 2000 | Schaffhausen, SH

 

«Wo Blumen blühen, lächelt die Welt.» (Emerson, 2020). In einer Zeit in der die Urbanisierung der Bevölkerung voranschreitet, möchten wir ein Stück Glück in Form der Natur in die Wohnung bringen. Im Rahmen der Berufsmaturitätsarbeit an der Berufsmaturitätsschule Zürich und der Arbeit von SJf setzten wir uns mit dem Thema Indoor-Gardening auseinander. Die Idee des Indoor-Gardening ist es, Pflanzen im Haus anzubauen. Das Ziel der Arbeit ist es, eine modulare Indoor-Gardening-Anlage zu entwickeln und zu fertigen. Die Anlage wurde in Betrieb genommen und getestet. In unserem Fokus liegen ein modernes Design, eine hohe Modularität, um die Anlage verschiedenen Platzverhältnissen anzupassen, und die Vollautomatisierung der Pflanzenkultur, um möglichst ein gesundes Wachstum zu ermöglichen.

Fragestellung

(I) Wie kann eine funktionierende, modulare und vollautomatische Indoor-Gardening-Anlage entwickelt werden? Das Ziel ist eine grösstmögliche Anpassungsfähigkeit an verschiedene Platz- und Infrastruktur-Gegebenheiten und die Möglichkeit, für jede Pflanze die optimalen Wachstumsbedingungen herzustellen.

Methodik

Am Anfang wurden die Grundlagen erarbeitet und die Konkurrenzprodukte evaluiert. Danach folgte die Projektplanung und das Grobkonzept. Die mechanischen Komponenten wurden in einem CAD-Programm erstellt und mit dem 3-D-Drucker ausgedruckt. Die Schaltung für die Elektronik wurde entwickelt. Dann wurde die Leiterplatte gezeichnet, bestellt und bestückt. Schlussendlich wurde die Anlage zusammengebaut und getestet.

Ergebnisse

Die entwickelte Anlage besteht aus standardisierten Aluminiumprofilen, die als Säulen fungieren. Die Pflanzenbeete und die Steuerkonsole sind mit dem 3-D-Drucker hergestellt. Der Vorteil der Aluminiumprofile und der mit dem 3-D-Drucker hergestellten Komponenten ist, dass die Komponenten in der Grösse einfach skalierbar sind. Die gedruckten Komponenten besitzen eine speziell designte Halterung, mit denen sie in jeder Höhe befestigt werden können. Dadurch kann die Anzahl der Pflanzentröge und die Anordnung, je nach Voraussetzungen, individuell angepasst werden. Auf einem Touch-Display lassen sich für jedes Pflanzenbeet Bewässerung und Beleuchtungswerte eingeben.

Diskussion

Die Urbanisierung ist ein Themenbereich, der alle betrifft. Der Anbau von Nahrung direkt beim Konsumenten könnte zukünftig ein Beitrag zur Ernährung der Weltbevölkerung sein. Pflanzen im Lebensumfeld steigern nicht nur das Wohlbefinden der Menschen, sondern es werden auch Transportwege und Anbauflächen gespart. Die Anlage dient auch als Lifestyleprodukt: Es ist erwiesen, dass Pflanzen eine positive Wirkung auf den Mensch haben. Die Anlage soll zukünftig mehr auf die Bedürfnisse des Menschen eingehen. Zum Beispiel soll die LED-Beleuchtung zukünftig die Farbtemperatur der jeweiligen Tageszeit simulieren, sodass der Tag-Nacht-Rhythmus des Menschen möglichst erhalten bleibt.

Schlussfolgerungen

Mithilfe einer modernen Produktionsmethode in Verbindung mit Industriestandards ist es im Projekt gelungen, ein einzigartiges, individuelles und vollumfänglich modulares Produkt zu kreieren. Sensorik, Elektronik und Software machen es möglich, ein für jede Pflanze optimales Umfeld bereitzustellen. Die Anlage wurde in Betrieb genommen und erfolgreich getestet. Wir sehen grosses Potenzial, dass eine Anlage dieser Art zukünftig in vielen Wohnungen zu finden sein könnte.

 

 

Würdigung durch den Experten

Erich Stutz

Yanik Hirschi und Simon Rosenast haben im Rahmen ihrer Projektarbeit ein bedeutendes Zukunftsthema bearbeitet: Die Produktion von frischen Nahrungsmitteln direkt beim Konsumenten. Neben dem analytischen Vorgehen ist vor allem der Aspekt der Interdisziplinarität hervorzuheben: Sie haben nicht nur die Fachgebiete Elektronik, Biologie und Design erfolgreich zusammengebracht, sondern auch gleichzeitig ihren entwickelten Prototyp auf Aspekte der Nachhaltigkeit und Vermarktung überprüft. Auch wurden die Ergebnisse kritisch hinterfragt und Weiterentwicklungen und Optimierungen vorgeschlagen.

Prädikat:

sehr gut

 

 

 

Berufsmaturitätsschule Zürich
Lehrer: Dr. Remo Häuselmann