The emergence of "4D printing" | Skylar Tibbits

Skylar Tibbits: l'émergence de « l'impression en 4D »

Translator: Timothy Covell Reviewer: Morton Bast

Traducteur: Mathieu Bastien Relecteur: Guido Gambetti

This is me building a prototype

Ça c’est moi en train de construire un prototype

for six hours straight.

pendant six heures d'affilée.

This is slave labor to my own project.

Un travail d'esclave pour mon propre projet.

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

C'est à ça que le bricolage et le mouvement des makers ressemblent en réalité.

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

C'est une analogie du monde du bâtiment et de la manufacture d'aujourd'hui

with brute-force assembly techniques.

avec ses techniques d'assemblage à base de force brute.

And this is exactly why I started studying

Et c'est la raison précise pour laquelle je me suis mis à étudier

how to program physical materials to build themselves.

comment programmer les matériaux physiques pour qu'ils se construisent eux-mêmes.

But there is another world.

Mais un autre monde existe.

Today at the micro- and nanoscales,

Aujourd'hui, aux échelles micro et nano,

there's an unprecedented revolution happening.

une révolution sans précédent est en cours.

And this is the ability to program physical and biological materials

Il s'agit de la capacité de programmer des matériaux biologiques et physiques

to change shape, change properties

afin qu'ils changent de forme, changent de propriétés

and even compute outside of silicon-based matter.

et même réaliser des calculs dans une matière qui ne soit pas à base de silicium.

There's even a software called cadnano

Il y a même un logiciel intitulé Cadnano

that allows us to design three-dimensional shapes

qui permet de concevoir des formes en trois dimensions

like nano robots or drug delivery systems

comme des nano-robots ou des systèmes de distribution de médicaments

and use DNA to self-assemble those functional structures.

et d'utiliser l'ADN pour que ces structures fonctionnelles s'auto-assemblent.

But if we look at the human scale,

Mais si on considère l'échelle humaine,

there's massive problems that aren't being addressed

ces nanotechnologies laissent de côté

by those nanoscale technologies.

d'énormes problèmes.

If we look at construction and manufacturing,

Si on regarde le bâtiment et la manufacture,

there's major inefficiencies, energy consumption

on voit de gros problèmes d'efficacité, de consommation énergétique

and excessive labor techniques.

et des techniques qui demandent excessivement de main-d'oeuvre.

In infrastructure, let's just take one example.

En infrastructure, prenons un exemple:

Take piping.

les canalisations.

In water pipes, we have fixed-capacity water pipes

Les canalisations d'eau dont nous disposons ont une capacité fixe,

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

avec des débits fixes, sauf quelques vannes et pompes coûteuses.

We bury them in the ground.

On les enterre.

If anything changes -- if the environment changes,

Si quoi que ce soit change, si l'environnement change,

the ground moves, or demand changes --

le sol bouge, ou la demande change,

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

il faut tout refaire, les retirer et les remplacer.

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

J'aimerais proposer qu'on combine ces deux mondes,

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

qu'on combine le monde des matériaux adaptifs programmables de l'échelle nanotechnologique

and the built environment.

et l'environnement du bâtiment.

And I don't mean automated machines.

Je ne parle pas simplement d'automates,

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

de machines intelligentes qui remplacent les humains.

But I mean programmable materials that build themselves.

Je parle de matériaux programmables qui se contruisent eux-mêmes.

And that's called self-assembly,

Ça s'appelle l'auto-assemblage,

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

processus par lequel des pièces désordonnées construisent une structure ordonnée

through only local interaction.

à travers une interaction uniquement locale.

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

Alors, que faut-il pour que ce soit possible à l'échelle humaine ?

We need a few simple ingredients.

Il nous faut quelques ingrédients simples.

The first ingredient is materials and geometry,

Tout d'abord, les matériaux et la géométrie,

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

et il faut qu'ils soient étroitement liés à la source d'énergie.

And you can use passive energy --

On peut recourir à l'énergie passive :

so heat, shaking, pneumatics, gravity, magnetics.

chaleur, secousse, gaz, gravité, magnétisme.

And then you need smartly designed interactions.

Ensuite, il faut des interactions intelligemment conçues.

And those interactions allow for error correction,

Des interactions qui permettent la correction des erreurs,

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

et qui permettent aux formes de passer d'un état à l'autre.

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

Maintenant, je vais vous montrer quelques projets de notre conception,

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

à partir de systèmes à une, deux, trois

and even four-dimensional systems.

et même quatre dimensions.

So in one-dimensional systems --

Pour les systèmes à une dimension,

this is a project called the self-folding proteins.

voici un projet intitulé protéines auto-pliantes.

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

L'idée est de prendre la structure tridimensionnelle d'une protéine,

in this case it's the crambin protein --

ici la protéine du crambin.

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

On prend le squelette, sans ramification ni interaction avec l'environnement,

and you break that down into a series of components.

et on le décompose en une série de composants.

And then we embed elastic.

Puis, on incorpore élastique.

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

Et quand je lance ça en l'air et je le rattrape,

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

il a la structure tridimensionnelle complète de la protéine, avec toutes ses complexités.

And this gives us a tangible model

Et ça nous donne un modèle tangible

of the three-dimensional protein and how it folds

de la protéine en trois dimensions et de comment elle se plie

and all of the intricacies of the geometry.

et de toutes les complexités de la géométrie.

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

Nous pouvons donc étudier cela comme modèle physique intuitif.

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

Nous transposons cela aussi en systèmes bidimensionnels :

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

des feuilles plates qui peuvent se plier en structures tridimensionnelles.

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

En trois dimensions, nous avons réalisé un projet l'année dernière à TEDGlobal

with Autodesk and Arthur Olson

avec Autodesk et Arthur Olson

where we looked at autonomous parts --

dans lequel nous nous sommes penchés sur des pièces autonomes :

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

des pièces individuelles non préconnectées qui se rassemblent toutes seules.

And we built 500 of these glass beakers.

Nous avons fabriqué 500 béchers en verre comme ceux-ci.

They had different molecular structures inside

Ils contenaient des structures moléculaires différentes

and different colors that could be mixed and matched.

et des couleurs différentes, qui pouvaient être mélangées et associées.

And we gave them away to all the TEDsters.

Et nous les avons données à tous les TEDsters.

And so these became intuitive models

Elles ont servi de modèles intuitifs

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

pour comprendre comment l'auto-assemblage moléculaire fonctionne à l'échelle humaine.

This is the polio virus.

Voici le virus de la polio.

You shake it hard and it breaks apart.

Secouez-le fermement et il se délite.

And then you shake it randomly

Ensuite, secouez-le de manière aléatoire

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

et il commence à corriger les erreurs et à construire la structure tout seul.

And this is demonstrating that through random energy,

Ce qui démontre que par l'énergie aléatoire

we can build non-random shapes.

on peut créer des formes non-aléatoires.

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

Nous avons même démontré que nous pouvons faire ça à une échelle bien supérieure.

Last year at TED Long Beach,

L'année dernière, à TED Long Beach,

we built an installation that builds installations.

nous avons construit une installlation qui construit des installations.

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

L'idée était : peut-on auto-assembler des objets de la taille de meubles ?

So we built a large rotating chamber,

Nous avons donc contruit une grande pièce rotative.

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

Les gens venaient et faisaient tourner la pièce plus ou moins vite,

adding energy to the system

ajoutant de l'énergie au système

and getting an intuitive understanding of how self-assembly works

et comprenant par intuition comment fonctionne l'auto-assemblage

and how we could use this

et comment on peut l'utiliser

as a macroscale construction or manufacturing technique for products.

comme technique dans le bâtiment ou la manufacture de produits.

So remember, I said 4D.

Rappelez-vous : j'ai parlé de 4D.

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

Aujourd'hui, pour la première fois, nous dévoilons un nouveau projet,

which is a collaboration with Stratasys,

une collaboration avec Stratasys,

and it's called 4D printing.

qui s'intitule Impression 4D.

The idea behind 4D printing

L'idée derrière Impression 4D

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

est de prendre l'impression 3D à matériaux multiples,

so you can deposit multiple materials --

afin de pouvoir y mettre plusieurs matériaux,

and you add a new capability,

et d'y ajouter une nouvelle capacité :

which is transformation,

la transformation.

that right off the bed,

Dès qu'elles sortent,

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

les pièces peuvent se transformer d'une forme à une autre, directement, toutes seules.

And this is like robotics without wires or motors.

C'est comme de la robotique sans fils ni moteurs.

So you completely print this part,

Vous imprimez cette pièce,

and it can transform into something else.

et elle peut se transformer en autre chose.

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

Nous avons également travaillé avec Autodesk sur un logiciel qu'ils développent intitulé Projet Cyborg.

And this allows us to simulate this self-assembly behavior

Celui-ci nous permet de simuler le comportement d'auto-assemblage

and try to optimize which parts are folding when.

et d'essayer d'optimiser le moment où se plie telle ou telle pièce.

But most importantly, we can use this same software

Mais le plus important, c'est qu'on peut utiliser ce même logiciel

for the design of nanoscale self-assembly systems

pour concevoir des systèmes d'auto-assemblage à l'échelle nano

and human scale self-assembly systems.

et des systèmes d'auto-assemblage à l'échelle humaine.

These are parts being printed with multi-material properties.

Il s'agit de pièces imprimées avec des propriétés de multiples matériaux.

Here's the first demonstration.

Voici la première démonstration.

A single strand dipped in water

Une chaîne simple trempée dans l'eau

that completely self-folds on its own

qui s'auto-plie entièrement toute seule

into the letters M I T.

pour former les lettre M.I.T.

I'm biased.

Je suis influencé.

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

Voici une autre pièce, une chaîne simple, trempée dans un bac plus grand,

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

qui se plie toute seule en forme de cube, structure tridimensionnelle.

So no human interaction.

Pas d'interaction humaine.

And we think this is the first time

Il nous semble que c'est la première fois

that a program and transformation

qu'un programme et une transformation

has been embedded directly into the materials themselves.

ont été incorporés directement aux matériaux eux-mêmes.

And it also might just be the manufacturing technique

Et il se pourrait bien que ce soit la technique de production

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

qui nous permettra de produire des infrastructures plus adaptatives à l'avenir.

So I know you're probably thinking,

Je sais, vous vous dites sans doute

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

que c'est bien beau, mais comment on utilise tout ça dans le domaine du bâtiment.

So I've started a lab at MIT,

Alors, j'ai lancé un labo au MIT

and it's called the Self-Assembly Lab.

qui s'appelle le Self-Assembly Lab, Labo d'auto-assemblage.

And we're dedicated to trying to develop programmable materials

On se consacre à essayer de développer des matériaux programmables

for the built environment.

pour le bâtiment.

And we think there's a few key sectors

Il nous semble qu'il y a quelques secteurs clés

that have fairly near-term applications.

dans lesquels les applications s'envisagent à relativement court terme.

One of those is in extreme environments.

Un de ces secteurs est celui des conditions extrêmes.

These are scenarios where it's difficult to build,

Il s'agit de scénarios où construire est difficile,

our current construction techniques don't work,

où nos techniques de construction actuelles ne marchent pas :

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

trop grand, trop dangereux, trop coûteux, trop de pièces.

And space is a great example of that.

L'espace en est un exemple parfait.

We're trying to design new scenarios for space

Nous tentons de concevoir des scénarios nouveaux pour l'espace

that have fully reconfigurable and self-assembly structures

avec des structures totalement reconfigurables et auto-assemblantes

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

qui peuvent passer d'un système hautement fonctionnel à un autre.

Let's go back to infrastructure.

Revenons à l'infrastructure.

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

Dans ce domaine, nous travaillons avec une entreprise près de Boston qui s'appelle Geosyntec.

And we're developing a new paradigm for piping.

Et nous développons un nouveau paradigme de canalisations.

Imagine if water pipes could expand or contract

Imaginez que les canalisations d'eau puissent se dilater ou se contracter

to change capacity or change flow rate,

afin de changer de capacité ou de débit,

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

ou même onduler comme des péristaltiques pour déplacer l'eau elles-mêmes.

So this isn't expensive pumps or valves.

Il ne s'agit pas de pompes ou de vannes coûteuses.

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

C'est une canalisation entièrement programmable et adaptable en elle-même.

So I want to remind you today

Je souhaite donc vous rappeler aujourd'hui

of the harsh realities of assembly in our world.

la dure réalité de l'assemblage en ce monde.

These are complex things built with complex parts

Voici des objets complexes faits de pièces complexes

that come together in complex ways.

assemblées de manières complexes.

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

J'aimerais donc vous inviter, quelque que soit l'industrie dont vous êtes issus,

to join us in reinventing and reimagining the world,

à vous joindre à nous dans cette réinvention et réimagination du monde,

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

et de la manière dont on assemble les choses, de l'échelle nano à l'échelle humaine,

so that we can go from a world like this

de façon à passer d'un monde comme celui-ci

to a world that's more like this.

à un monde plutôt comme celui-ci.

Thank you.

Merci.

(Applause)

(Applaudissements)