版数: 1.0 | 更新日: 2026-06-13 | 対象: Phase 1

システムアーキテクチャ設計

本ドキュメントは、3Dプリンター製モジュール式水耕栽培システムの全体構成と各モジュールの設計方針をまとめたものです。

1. 全体構成図

システムは「壁面固定レイヤー」「栽培レイヤー」「水管理レイヤー」「照明レイヤー」の4つの階層で構成されます。

[壁面] ───────────────────────────────────────────────────────────┐
  │                                                               │
  │  【壁面固定レイヤー】                                         │
  │   Skadis互換ペグボード (PLA) × 複数枚                         │
  │   ※豆ピンで壁面に固定し、荷重を分散                           │
  │                                                               │
  │      ┌─────────────────────────────────────────────────┐      │
  │      │ 【栽培レイヤー】                                │      │
  │      │  プランターモジュール (PETG)                    │      │
  │      │  ※フックでペグボードに引っ掛ける                │      │
  │      │                                                 │      │
  │      │  [植物] ─(育成ライト照射)                       │      │
  │      │    │                                            │      │
  │      │  [ネットポット + スポンジ培地]                  │      │
  │      │    │                                            │      │
  │      │  [水路 (カスケード式)] ───(オーバーフロー)──┐   │      │
  │      └─────────────────────────────────────────────┼─┘      │
  │                                                    │          │
  │      ┌─────────────────────────────────────────────▼─┐      │
  │      │ 【栽培レイヤー】(2段目以降も同様)               │      │
  │      │  プランターモジュール (PETG)                    │      │
  │      └─────────────────────────────────────────────┼─┘      │
  │                                                    │          │
  └────────────────────────────────────────────────────┼──────┘
                                                       │
  ┌────────────────────────────────────────────────────▼─┐
  │ 【水管理レイヤー】                                       │
  │  下部タンク (市販コンテナ)                               │
  │   - 貯水・養液管理                                       │
  │   - 小型水中ポンプ内蔵                                   │
  │                                                          │
  │  ※ポンプからホースで最上段プランターへ水を汲み上げる    │
  └──────────────────────────────────────────────────────┘

2. モジュール詳細設計方針

2.1 Skadis互換ペグボード

役割	壁面への固定とプランターの懸架
素材	PLA（水に触れないため）
寸法	Bambu Lab A1で印刷可能な最大サイズ（約220×220mm）を基本単位とする
固定方法	皿穴を設け、市販の長めの豆ピン（画鋲）を多数使用して壁に固定し、荷重を分散

2.2 プランターモジュール

役割	植物の保持と水の経路（NFTカスケード）の形成
素材	PETG（耐水性・耐薬品性重視）
構造・機能	背面にSkadis互換のフック（爪）を一体化または別パーツで取り付ける内部に傾斜を設け、水が滞留せず一方向に流れるようにする水位が一定（数mm〜1cm程度）に達すると、下の段へ水が落ちる「オーバーフロー管」または「スリット」を設ける上部は市販のネットポット（水耕栽培用カゴ）がはまる丸穴を開けたフタ構造とする

水漏れリスクへの注意: 3Dプリント品は積層間からの微小な水漏れが発生する可能性があります。PETGの使用に加え、壁厚を厚くする（Perimetersを増やす）、または内側に防水コーティングを施すなどの対策をPoCで検証する必要があります。

2.3 下部タンクとポンプ

役割	養液の貯蔵と循環
構成	タンク: 水漏れリスクを完全に避けるため、100円ショップやホームセンターのプラスチックコンテナ（容量5L〜10L程度）を使用ポンプ: 流量調整が可能な小型水中ポンプ（揚程1.5m〜2m程度）を使用タンクにはフタをし、藻の発生（遮光）とホコリの混入を防ぐ

2.4 照明（育成ライト）ブラケット

役割	日照不足を補うためのLEDライトの固定
構造	プランターモジュールの下部、またはペグボードに直接取り付けるアーム状のブラケット

3. プロトタイプ仕様（Phase 1-3）

壁面固定の検証と水漏れ・流路の検証を同時に行うため、Bambu Lab A1で印刷可能な小型スケールのプロトタイプを設計します。

3.1 プロトタイプ寸法表

コンポーネント	仕様・寸法	備考
Skadisボード	約220mm × 220mm (1枚)	A1の造形エリア(256mm角)に収まる最大サイズ
プランターモジュール	幅: 約150mm〜200mm 高さ: 約150mm 奥行: 100mm〜150mm	1段あたり横2ポット配置。高さは下段の植物の成長スペースを考慮したピッチ。
ネットポット	内径: 35mm〜40mm 外径: 約50mm	バジルやレタスの苗を支えるのに適した小型サイズ。3Dプリントで自作可能。
培地	ウレタンスポンジ (約25mm角)	100円ショップの台所用スポンジ（ネットなし・粗目）をカット、または市販の水耕栽培用十字スリット入りスポンジを使用。 ※メラミンスポンジ（激落ちくん等）は根が貫通できず根腐れの原因となるため使用不可。

3.2 プロトタイプの検証ポイント（PoC）

壁面固定テスト: 豆ピン複数個でSkadisボードを固定し、水を入れたプランター（約500g〜1kg想定）を吊るして耐荷重と壁へのダメージを確認する。
水漏れ・水流テスト: PETGで印刷したプランターに水を流し、積層間からの水漏れがないか、およびオーバーフロー管から下段へスムーズに水が落ちるかを確認する。

4. 次のアクション

3D CAD（Fusion360等を想定）でのSkadis互換フックのモデリング
プランターモジュール内部の流路（カスケード構造）のモデリング
スライサー（Bambu Studio）での印刷設定の最適化（PETGの壁厚設定など）