Single Pflanzentopf

Generelles Design

Das Design des Pflanzentopfs bezüglich seiner Form und Farbe soll an einen modernen Pflanzentopf erinnern. Die Referenzgröße für den Basistopf besteht dabei aus einem 12 cm Durchmesser und 10 cm Höhe, also ungefähr eines normalen Schreibtischpflanzentopfs.
Der Wassertank bei dieser Basisgröße kann bis zu ca. 475 ml beinhalten.

Der Technikbereich ist etwa 4 cm hoch und könnte noch verkleinert werden, um dieses Volumen dem Pflanzenteil zu widmen, was in einem noch größeren Tank- und Pflanzenbereich resultieren würde. Da dieser jedoch für unser Ermessen nach groß genug war, haben wir es bei dieser Höhe belassen.

Wir haben versucht, alle Öffnungen des Pflanzentopfs in einer gemeinsamen Richtung zu positionieren, sodass diese Seite z. B. gegen eine Wand gestellt werden kann, um eine größere Ästhetik des Pflanzentopfs zu gewährleisten.

Alle Löcher für die Schrauben sowie des Tasters (siehe Technikbereich) sind ohne Gewinde gedruckt. Alle Schrauben schneiden beim Eindrehen ihr Gewinde selbst.

Da der verwendete 3D-Drucker nur Schrägen bis zu 45° zuverlässig drucken kann, haben wir jeden steileren Überhang mit einer 45°-Schräge versehen. Die explizit bearbeiteten Stellen sind: Die Einkerbungen der Klemmhalterungen, die Oberkante der Nachfüllöffnung der Tanks und die Schlauchöffnung von oben in den Wassertank.

Materialien & Tools

• Modellierungstool: Autodesk Fusion 360
  • Von Herrn Thönnessen empfohlen und bereits vorhandene Erfahrung eines IP-Teilnehmers.
• Slicer: PrusaSlicer
• Drucker: Original Prusa MK4 Input Shaper
• Filament: Prusament PETG weiß
• Epoxidharz: EPODEX PRO System (Epoxidharz + Härter) Farblos 0,75 kg
• Weitere Utensilien für das Epoxidharz:
  • Schutzmaske, -brille und -handschuhe
  • Feinwaage
  • Dosierungsspritzen
  • Plastikbecher und Rührstäbe
• Schrauben: Senkschraube DIN 965 4.8ZN M2 X 0

Technikbereich

Pumpenbefestigung

Aufbau

LiPo Akku- & Platinenbefestigung

In der Mitte ist horizontal der Bereich für den von uns genutzten LiPo Akku zu sehen. Dieser wird einfach hineingelegt.
Darüber wird, wie auf dem Bild vertikal zu sehen, eine Platine mittels 4 unserer Schrauben in den dafür vorgesehenen Zylindern befestigt, mit unter anderem unserem Board drauf.

Durch diese Platine wird der LiPo Akku von oben an Position gehalten.
Beide Teile sind senkrecht zueinander, da die Wanddicke für die Schrauben zu dünn wäre bei einer parallelen Anordnung beider Befestigungen.

Pumpenbefestigung

Die Pumpe wird an der rechten Seite mittels der Pumpenbefestigung geklemmt und verschraubt. Die Platte zur Klemmung der Pumpe befindet sich etwas höher als mittig des Kreises, da dies dazu dienen soll, die Pumpe näher an den Boden zu bringen, um Platz zu sparen, da der Ort der Befestigung eine gewisse Mindesthöhe für unsere Schrauben benötigt.
Die Pumpe wird zudem nur auf einer Seite befestigt, um die Vibration etwas abzufedern.

Taster & USB-C Buchse

Zusätzlich wird nach außen ein Taster zur Bedienung sowie eine USB-C Buchse zum Laden verlegt. Zur Befestigung wird die USB-C Buchse geklebt und der Taster durch das vorhandene Gewinde reingeschraubt.

Klemmbefestigung

An den 3 Seiten gibt es jeweils eine Klemme, die dazu genutzt wird, Technik- und Pflanzenbereich zusammenzuhalten. Diese Klemmen bestehen oben aus einem kleinen nach innen stehenden eckigen Teil, der sich in die jeweilige Einkerbung des Pflanzentopfs festsetzt.
Der nach innen stehende Teil ist etwas größer als passend zur Einkerbung designt worden, da wir nach mehreren Tests festgestellt haben, dass es sonst gar nicht hält.
Zuvor hatten wir dies nur bei einem kleinen Würfel getestet, wodurch wir dort fälschlicherweise zu einem positiven Ergebnis kamen.
Zu groß sollte diese Differenz jedoch auch nicht sein, da die Klemmen bei Nutzung durch die zu hohe Dehnung sonst abbrechen.
Die Klemmen sollten also entweder vergrößert werden, wodurch der Pflanzenteil auch angepasst und neu gedruckt werden müsste, oder die nach innen stehende Ecke klein genug gehalten werden, um sowohl für Halt als auch für Stabilität zu sorgen.
Da der komplett neue Druck beider Teile zu einem hohen Zeit- und Materialverbrauch führen würde (und wir bereits viele Tests gedruckt haben), haben wir uns für die zweite Variante entschieden. Wir haben zudem die Klemme sowie Umgebung mit 100 % Infill gedruckt, um für mehr Stabilität zu sorgen. Da die Klemmstärke erneut zu streng war, haben wir uns dazu entschieden, die Haken abzuschleifen, bis die optimale Klemmstärke erreicht wurde. Das Modell wurde nachträglich an diese Länge angepasst.

Druckeinstellungen

• 0.20 mm STRUCTURAL
• Prusament PETG
• Original Prusa MK4 Input Shaper 0.4 nozzle

Allgemein

• Schichthöhe: 0,3 mm
  • reduziert die Druckzeit, da so weniger Schichten gedruckt werden müssen
• Vertikale Schalendicke sicherstellen: Deaktiviert
  • deaktiviert die Einhaltung einer minimalen vertikalen Wanddicke und verringert so den Materialverbrauch und reduziert die Druckzeit
• Stützen automatisch generieren: Deaktiviert
  • deaktiviert die automatische Generierung von Stützen bei Überhängen, wodurch Material und Druckzeit gespart wird

Modifikationszylinder für mehr Stabilität der Gewinde und Klemmen

• Es wird jeweils an den Gewinden für die Schrauben ein Modifikatorzylinder hinzugefügt, um für eine höhere Perimeteranzahl von 4 zu sorgen, um den Schrauben mehr Stabilität zu bieten.
• Zudem nutzen wir an jeder Klemme einen Modifikationszylinder, um die Klemme sowie die Umgebung mit einem Infill von 100 % und dem Infill-Muster "geradlinig" zu drucken, um für mehr Stabilität der Klemmen zu sorgen.

Pflanzenbereich

Kanal

Einkerbung der Klemmbefestigung

Schlauchhalterung

Aufbau

Befüllungsloch

Von außen kann über die nach außen stehende Öffnung der Wassertank befüllt werden. Dieses Loch hat einen Winkel von 45°, um den 3D-Druck einwandfrei zu ermöglichen.

Schlauchkanal

Die zwei Schläuche der Pumpe, zur Pflanze und zum Wassertank, werden durch einen Kanal vom Technikbereich bis oben durchgeschoben und dann jeweils entsprechend ihrer Funktion verlegt, entweder in die Pflanze oder in das sich daneben befindende kleinere Loch von oben zum Wassertank nach unten auf den Boden des Wassertanks.

Klemmbefestigung

Nach mehreren Tests haben wir uns entschieden, beide Eckkanten der Einkerbung mit einer linearen Schräge zu versehen. Dies ermöglicht eine sanftere Befestigung im Vergleich zu einer harten Abrundung.
Für mehr Informationen zur Klemme, siehe "Klemmbefestigung" oben.

Schlauchhalterung

Die Schlauchhalterung kann genutzt werden, um den Schlauch zur Bewässerung der Pflanze flacher entlang der Rundung des inneren Topfes verlegen zu können.
Der Schlauch wird dazu einfach durchgeführt und die Halterung in die Pflanzenerde für den Halt gesteckt.

Wasserdichtigkeit

Innerhalb von 48 Stunden konnte bei unseren Tests ohne weitere Maßnahmen kein Wasser entweichen. Um dies aber auch für längere Zeiträume garantieren zu können, nutzen wir zum Abdichten Epoxidharz.

Achtung

Epoxidharz ist im flüssigen Zustand giftig. Entsprechende Schutzmaßnahmen sollten getroffen werden!

Die Wände um den Wassertank herum müssen dazu hohl sein, um diese mit Epoxidharz befüllen zu können. Dabei benutzen wir eine Wanddicke von 4 mm.
Dabei sind 1,6 mm hohl mit beidseitiger Wand von jeweils 1,2 mm.
In PrusaSlicer werden Löcher zur Befüllung mittels einer Spritze anhand Modifikator-Zylinder eingefügt.

Die verwendete Variante besteht aus 2 Komponenten, dem Harz und einem Härter, die zusammen gemischt werden (2:1 nach Gewicht), noch flüssig in die Wände gefüllt werden und dann nach einigen Stunden aushärten.

Leider ist das Befüllen der Löcher so nur sehr schwierig sauber zu halten, weswegen sich außen am Topf sowohl am Boden, an den Seiten und oben auf der Oberfläche teilweise leichte Schichten Epoxidharz beim Trocknen gebildet haben. So tropfte es ganz langsam nach unten, wodurch am Ende getrocknete Tropfen entstanden sind, die wir weggefeilt haben. Insgesamt fällt es aber nur bedingt auf und alles behält trotzdem seine Funktionsfähigkeit. Hier wäre es aber gut, eine Lösung zu finden, um die saubere Befüllung zu ermöglichen, ohne dass etwas überläuft. Zudem schien von den Wänden aus dem Inneren des Tanks auch irgendwo Epoxidharz auszutreten, was wir jedoch natürlich nicht weiter prüfen können.

Druckeinstellungen

• 0.20 mm STRUCTURAL
• Prusament PETG
• Original Prusa MK4 Input Shaper 0.4 nozzle

Allgemein

• Schichthöhe: 0,3 mm
  • reduziert die Druckzeit, da so weniger Schichten gedruckt werden müssen
• Vertikale Schalendicke sicherstellen: Deaktiviert
  • deaktiviert die Einhaltung einer minimalen vertikalen Wanddicke und verringert so den Materialverbrauch und reduziert die Druckzeit
• Stützen automatisch generieren: Deaktiviert
  • deaktiviert die automatische Generierung von Stützen bei Überhängen, wodurch Material und Druckzeit gespart wird

Pflanzenteil

• Füllmuster: Lightning
  • Muster mit einem möglichst minimalen Volumen für den Infill, damit dieses Volumen möglichst für das Epoxidharz zur Verfügung steht
  • zudem erzeugt dieser Infill keine für das Epoxidharz verschlossenen Räume
• Perimeter: 3
  • zusätzlich zum Extrusionsfaktor, damit beim Einfüllen kein Epoxidharz aus den Wänden austreten kann

Pumpenhalterung

• Perimeter: 4
  • für einen stabileren Halt durch Füllung der Wände an der Öffnung der Klemme

Modifikationszylinder für die Epoxidharzlöcher

• Massive Basisschichten 0
  • um die Entstehung einer Wand im Inneren des Bodens des Topfes zu vermeiden
• Brückenflussverhältnis: 0,01
  • reduziert das genutzte Filament für den Brücken-Infill, wodurch eine größere Durchlässigkeit des Epoxidharzes gewährleistet werden kann

Downloads

Autodesk Fusion

Download Pflanzentopf
Download Pumpenbefestigung
Download Schlauchhalterung

PrusaSlicer

Download Technikbereich + Schlauchhalterung
Download Pflanzenbereich + Pumpenbefestigung