The emergence of "4D printing" | Skylar Tibbits

Skylar Tibbits: El surgimiento de la "impresión 4D"

Translator: Timothy Covell Reviewer: Morton Bast

Traductor: Anaclara Alonso Canoura Revisor: Ciro Gomez

This is me building a prototype

Este soy yo construyendo un prototipo

for six hours straight.

durante 6 horas de corrido.

This is slave labor to my own project.

Fui mano de obra esclava de mi propio proyecto.

This is what the DIY and maker movements really look like.

Así es como los movimientos "Hazlo Tú Mismo" y 'maker' son en la realidad.

And this is an analogy for today's construction and manufacturing world

Y esto es una analogía del mundo actual de la construcción y manufactura

with brute-force assembly techniques.

qué usa técnicas de ensamblaje a fuerza bruta.

And this is exactly why I started studying

Y esta es la razón por la cual comencé a estudiar

how to program physical materials to build themselves.

cómo programar a los materiales físicos para que se construyeran solos.

But there is another world.

Pero hay otro mundo.

Today at the micro- and nanoscales,

Hoy en día, en materia de microescala y nanoescala,

there's an unprecedented revolution happening.

se está viviendo una revolución sin precedentes.

And this is the ability to program physical and biological materials

Y esta es la capacidad de programar materiales físicos y biológicos

to change shape, change properties

para que cambien de forma, de propiedades

and even compute outside of silicon-based matter.

e incluso para que hagan cómputos en materia no basada en silicio.

There's even a software called cadnano

Incluso existe un software llamado cadnano

that allows us to design three-dimensional shapes

que nos permite diseñar formas tridimensionales,

like nano robots or drug delivery systems

como nanorobots o sistemas de administración de medicamentos,

and use DNA to self-assemble those functional structures.

y usar el ADN para que esas estructuras funcionales se autoensamblen.

But if we look at the human scale,

Pero si consideramos la escala humana,

there's massive problems that aren't being addressed

existen problemas enormes que no son abordados

by those nanoscale technologies.

por esos avances en la nanotecnología.

If we look at construction and manufacturing,

En términos de construcción y manufactura,

there's major inefficiencies, energy consumption

hay deficiencias importantes, consumo energético

and excessive labor techniques.

y técnicas con demasiada mano de obra.

In infrastructure, let's just take one example.

Pongamos un ejemplo de infraestructura.

Take piping.

Los sistemas de cañerías.

In water pipes, we have fixed-capacity water pipes

En las tuberías de agua, hay tuberías de capacidad fija

that have fixed flow rates, except for expensive pumps and valves.

que son de caudal fijo, con excepción de las bombas y válvulas costosas.

We bury them in the ground.

Las enterramos en la tierra.

If anything changes -- if the environment changes,

Si algo cambia —si su entorno cambia,

the ground moves, or demand changes --

si la tierra se mueve, o demanda cambios—

we have to start from scratch and take them out and replace them.

debemos comenzar de cero, quitarlas y reemplazarlas.

So I'd like to propose that we can combine those two worlds,

Así que me gustaría proponer combinar ambos mundos,

that we can combine the world of the nanoscale programmable adaptive materials

podemos combinar el mundo de los materiales adaptables programados con nanotecnología

and the built environment.

y el ambiente de construcción.

And I don't mean automated machines.

Y no me refiero a máquinas automatizadas.

I don't just mean smart machines that replace humans.

No me refiero a máquinas inteligentes que reemplacen a los humanos.

But I mean programmable materials that build themselves.

Me refiero a materiales programables que se construyan solos.

And that's called self-assembly,

Y a eso se le llama autoensamblaje,

which is a process by which disordered parts build an ordered structure

que es un proceso por el cual partes desordenadas construyen una estructura ordenada

through only local interaction.

solamente a través de la interacción local.

So what do we need if we want to do this at the human scale?

¿Entonces qué precisamos si lo queremos llevar a cabo en la escala humana?

We need a few simple ingredients.

Precisamos algunos ingredientes sencillos.

The first ingredient is materials and geometry,

El primer ingrediente es materiales y geometría,

and that needs to be tightly coupled with the energy source.

y estos precisan estar estrechamente vinculados con la fuente de energía.

And you can use passive energy --

Y pueden usar energía pasiva

so heat, shaking, pneumatics, gravity, magnetics.

es decir térmica, cinética, neumática, gravitatoria o magnética.

And then you need smartly designed interactions.

Y luego precisas interacciones de diseño inteligente.

And those interactions allow for error correction,

Y esas interacciones permiten la corrección de errores,

and they allow the shapes to go from one state to another state.

y permiten que las formas pasen de un estado a otro.

So now I'm going to show you a number of projects that we've built,

Ahora voy a mostrarles una serie de proyectos que construimos,

from one-dimensional, two-dimensional, three-dimensional

desde sistemas unidimensionales, bidimensionales, tridimensionales

and even four-dimensional systems.

y hasta cuatridimensionales.

So in one-dimensional systems --

Así que, en sistemas unidimensionales

this is a project called the self-folding proteins.

—este es un proyecto llamado las proteínas autoplegables—.

And the idea is that you take the three-dimensional structure of a protein --

La idea es tomar la estructura tridimensional de una proteína

in this case it's the crambin protein --

—en este caso es la proteína crambina—

you take the backbone -- so no cross-linking, no environmental interactions --

tomamos el esqueleto —sin ramificaciones, sin interacciones con el entorno—

and you break that down into a series of components.

y lo fragmentamos en una serie de componentes.

And then we embed elastic.

Y luego le incorporamos elástico.

And when I throw this up into the air and catch it,

Y cuando lanzo esto al aire y lo atrapo,

it has the full three-dimensional structure of the protein, all of the intricacies.

tiene la estructura tridimensional completa de la proteína, con todas sus complejidades.

And this gives us a tangible model

Y esto nos da un modelo tangible

of the three-dimensional protein and how it folds

de la proteína tridimensional y como esta se pliega

and all of the intricacies of the geometry.

y todas las complejidades de su geometría.

So we can study this as a physical, intuitive model.

Entonces podemos estudiar esto como un modelo físico, intuitivo.

And we're also translating that into two-dimensional systems --

Y también estamos trasladándolo hacia sistemas bidimensionales

so flat sheets that can self-fold into three-dimensional structures.

—para que hojas planas puedan plegarse sobre sí mismas y formar estructuras tridimensionales—.

In three dimensions, we did a project last year at TEDGlobal

En tres dimensiones, hicimos un proyecto el año pasado en TEDGlobal

with Autodesk and Arthur Olson

con Autodesk y Arthut Olson,

where we looked at autonomous parts --

en el cual consideramos las partes autónomas

so individual parts not pre-connected that can come together on their own.

—es decir, partes individuales sin conexiones previas que pueden unirse con autonomía—.

And we built 500 of these glass beakers.

Y armamos 500 de estos vasos de precipitado.

They had different molecular structures inside

Cada uno contenía diferentes estructuras moleculares

and different colors that could be mixed and matched.

y diferentes colores que podían ser mezclados y combinados.

And we gave them away to all the TEDsters.

Y se los regalamos a todos los TEDores.

And so these became intuitive models

Así que estos se convirtieron en modelos intuitivos

to understand how molecular self-assembly works at the human scale.

para comprender cómo funciona el autoensamblaje molecular en la escala humana.

This is the polio virus.

Este es el virus de la polio.

You shake it hard and it breaks apart.

Si lo sacudes con fuerza se rompe.

And then you shake it randomly

Y cuando lo sacudes aleatoriamente

and it starts to error correct and built the structure on its own.

comienza a corregir el error y a reconstruir la estructura con autonomía.

And this is demonstrating that through random energy,

Y esto demuestra que a través de la energía aleatoria,

we can build non-random shapes.

podemos construir formas no aleatorias.

We even demonstrated that we can do this at a much larger scale.

Incluso demostramos que podemos llevarlo a cabo a gran escala.

Last year at TED Long Beach,

El año pasado en TED Long Beach,

we built an installation that builds installations.

construimos una instalación que construye instalaciones.

The idea was, could we self-assemble furniture-scale objects?

La idea era, ¿podemos autoensamblar objetos del tamaño de un mueble?

So we built a large rotating chamber,

Así que construimos una gran cámara giratoria,

and people would come up and spin the chamber faster or slower,

y la gente se acercaba y la hacía girar rápido o lento,

adding energy to the system

así agregaban energía al sistema

and getting an intuitive understanding of how self-assembly works

y conseguían una comprensión intuitiva del funcionamiento del autoensamblaje

and how we could use this

y de cómo podemos usarlo

as a macroscale construction or manufacturing technique for products.

como técnica de construcción o manufactura de productos en gran escala.

So remember, I said 4D.

Pero recuerden, yo dije 4D.

So today for the first time, we're unveiling a new project,

Hoy, por primera vez, estamos inaugurando un nuevo proyecto,

which is a collaboration with Stratasys,

que es una colaboración con Stratasys,

and it's called 4D printing.

y se llama impresión en 4D.

The idea behind 4D printing

La idea detrás de la impresión en 4D

is that you take multi-material 3D printing --

es tomar la impresión 3D multimaterial

so you can deposit multiple materials --

—en la cual se pueden depositar varios materiales—

and you add a new capability,

y se le agrega una nueva capacidad,

which is transformation,

la transformación,

that right off the bed,

que instantáneamente,

the parts can transform from one shape to another shape directly on their own.

las partes pueden transformarse de una forma a la otra con autonomía.

And this is like robotics without wires or motors.

Y esto es como la robótica pero sin cables ni motores.

So you completely print this part,

Así que puedes imprimir esta parte completamente,

and it can transform into something else.

y puede transformarse en algo totalmente distinto.

We also worked with Autodesk on a software they're developing called Project Cyborg.

También trabajamos con Autodesk en un software que están desarrollando que se llama Project Cyborg.

And this allows us to simulate this self-assembly behavior

Y esto nos permite simular este comportamiento de autoensamblaje

and try to optimize which parts are folding when.

e intentar optimizar qué partes se pliegan en qué momento.

But most importantly, we can use this same software

Pero lo más importante es que podemos usar este mismo software

for the design of nanoscale self-assembly systems

para el diseño de sistemas de autoensamblaje en nanoescala

and human scale self-assembly systems.

y sistemas de autoensamblaje en la escala humana.

These are parts being printed with multi-material properties.

Estas son partes impresas con propiedades multimaterial.

Here's the first demonstration.

Esta es la primera demostración.

A single strand dipped in water

Una cadena única sumergida en agua

that completely self-folds on its own

que se pliega sobre sí misma con total autonomía

into the letters M I T.

formando las letras M I T.

I'm biased.

Estoy sesgado.

This is another part, single strand, dipped in a bigger tank

Esta es otra parte, cadena única, sumergida en un tanque más grande

that self-folds into a cube, a three-dimensional structure, on its own.

que por sí mismo puede plegarse para formar un cubo, una estructura tridimensional.

So no human interaction.

Así que no hay interacción humana.

And we think this is the first time

Y creemos que esta es la primera vez

that a program and transformation

que un programa y una transformación

has been embedded directly into the materials themselves.

han sido fundidos directamente en los materiales.

And it also might just be the manufacturing technique

Y esta puede perfectamente ser la técnica de manufactura

that allows us to produce more adaptive infrastructure in the future.

que en el futuro nos permita producir una infraestructura más adaptable.

So I know you're probably thinking,

Pero sé que probablemente estén pensando,

okay, that's cool, but how do we use any of this stuff for the built environment?

bueno, todo esto es genial, ¿pero cómo lo usamos en nuestro ambiente de construcción?

So I've started a lab at MIT,

Así que abrí un laboratorio en MIT

and it's called the Self-Assembly Lab.

y se llama el Laboratorio Autoensamblable.

And we're dedicated to trying to develop programmable materials

Y estamos dedicados a intentar desarrollar materiales programables

for the built environment.

para el ambiente de construcción.

And we think there's a few key sectors

Y creemos que hay unos pocos sectores clave

that have fairly near-term applications.

en los que se podría aplicar a relativamente corto plazo.

One of those is in extreme environments.

Una de ellas es en ambientes de condiciones extremas.

These are scenarios where it's difficult to build,

Estos son escenarios en los cuales resulta difícil construir,

our current construction techniques don't work,

nuestras técnicas de construcción actuales no funcionan,

it's too large, it's too dangerous, it's expensive, too many parts.

es demasiado grande, peligroso, caro, demasiadas partes.

And space is a great example of that.

Y el espacio es un gran ejemplo de esto.

We're trying to design new scenarios for space

Estamos intentando diseñar nuevos escenarios para el espacio

that have fully reconfigurable and self-assembly structures

que tengan estructuras totalmente reconfigurables y autoensamblables

that can go from highly functional systems from one to another.

que puedan pasar por sistemas altamente funcionales, de uno a otro.

Let's go back to infrastructure.

Volvamos a la infraestructura.

In infrastructure, we're working with a company out of Boston called Geosyntec.

En infraestructura, estamos trabajando con una compañía de Boston llamada Geosyntec.

And we're developing a new paradigm for piping.

Y estamos desarrollando un nuevo paradigma para los sistemas de tuberías.

Imagine if water pipes could expand or contract

Imaginen si las tuberías pudieran expandirse o contraerse

to change capacity or change flow rate,

para cambiar de capacidad o caudal,

or maybe even undulate like peristaltics to move the water themselves.

o quizás incluso pudieran ondularse como peristálticas para mover el agua ellas mismas.

So this isn't expensive pumps or valves.

Y esto no son bombas o válvulas caras.

This is a completely programmable and adaptive pipe on its own.

Es una tubería que puede programarse y adaptarse con autonomía.

So I want to remind you today

Así que hoy quisiera recordarles

of the harsh realities of assembly in our world.

de las duras realidades de ensamblaje de nuestro mundo.

These are complex things built with complex parts

Estas son cosas complejas construidas con partes complejas

that come together in complex ways.

que se unen de formas complejas.

So I would like to invite you from whatever industry you're from

Así que me gustaría invitarlos, sin importar la industria en que trabajen,

to join us in reinventing and reimagining the world,

a que se nos unan para reinventar e imaginar el mundo,

how things come together from the nanoscale to the human scale,

cómo las cosas se vinculan desde la nanoescala hasta la escala humana,

so that we can go from a world like this

para que podamos pasar de un mundo así

to a world that's more like this.

a un mundo un poco más así.

Thank you.

Gracias.

(Applause)

(Aplausos)