The emergence of "4D printing" | Skylar Tibbits

Translator: Timothy Covell Reviewer: Morton Bast

Prevoditelj: Senzos Osijek Recezent: SIBELA KESAC

This is me building a prototype

Ovo sam ja kako gradim prototip

for six hours straight.

punih šest sati.

This is slave labor to my own project.

Ovo je robovski rad na mom vlastitom projektu.

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

Ovo je kako „uradi sam“ i stvaralački projekti stvarno izgledaju.

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

A to je analogija za današnji svijet izgradnje i proizvodnje

with brute-force assembly techniques.

s brutalnim tehnikama montaže.

And this is exactly why I started studying

I upravo je to razlog zbog kojeg sam počeo proučavati

how to program physical materials to build themselves.

kako programirati fizičke materijale da grade sami sebe.

But there is another world.

Ali postoji i drugi svijet.

Today at the micro- and nanoscales,

Danas se na mikro i nano razinama

there's an unprecedented revolution happening.

događa revolucija bez presedana.

And this is the ability to program physical and biological materials

A to je mogućnost programiranja fizičkih i bioloških materijala

to change shape, change properties

da promijene oblik, promijene svojstva,

and even compute outside of silicon-based matter.

čak i ako razmišljamo o materiji koja nije napravljena na bazi silicija.

There's even a software called cadnano

Postoji program zvan cadnano

that allows us to design three-dimensional shapes

koji nam omogućuje da dizajniramo trodimenzionalne oblike

like nano robots or drug delivery systems

kao što su nano roboti ili sustavi

and use DNA to self-assemble those functional structures.

za unos lijekova i koristimo DNA da samoudružimo te funkcionalne strukture.

But if we look at the human scale,

Ali ako pogledamo makrorazinu,

there's massive problems that aren't being addressed

postoje ogromni problemi kojima se nije posvetila

by those nanoscale technologies.

nanotehnologija.

If we look at construction and manufacturing,

Ako pogledamo gradnju i proizvodnju,

there's major inefficiencies, energy consumption

postoje ogromne neučinkovitosti,

and excessive labor techniques.

potrošnja energije i pretjerane tehnike rada.

In infrastructure, let's just take one example.

U infrastrukturi, uzmimo jedan primjer.

Take piping.

Uzmimo cjevovode.

In water pipes, we have fixed-capacity water pipes

U vodenim cijevima, imamo vodene cijevi

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

sa stalnim kapacitetom koje imaju stalne brzine protoka, osim skupih pumpi i ventila.

We bury them in the ground.

Zakapamo ih u zemlju.

If anything changes -- if the environment changes,

Ako se išta promijeni – ako se okoliš promijeni,

the ground moves, or demand changes --

ako se tlo pomakne, ili zahtjevi promjene –

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

moramo početi ispočetka, izvaditi ih i zamijeniti.

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

Želio bih predložiti da možemo kombinirati ta dva svijeta,

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

da možemo kombinirati svijet nanomaterijala

and the built environment.

koji se mogu programirati i izgrađenog okoliša.

And I don't mean automated machines.

I ne mislim na automatizirane strojeve.

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

Ne mislim samo na pametne strojeve koji zamjenjuju ljude.

But I mean programmable materials that build themselves.

Mislim na materijale koje možemo programirati da se sami grade.

And that's called self-assembly,

To se zove samoudruživanje,

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

što je proces u kojem razbacani dijelovi grade uređenu strukturu

through only local interaction.

samo kroz lokalne interakcije.

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

Dakle što trebamo ako želimo ovo napraviti na makrorazini?

We need a few simple ingredients.

Trebamo nekoliko jednostavnih sastojaka.

The first ingredient is materials and geometry,

Prvi sastojak su materijali i geometrija,

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

i to treba biti usko povezano s izvorom energije.

And you can use passive energy --

Možete koristiti pasivnu energiju

so heat, shaking, pneumatics, gravity, magnetics.

kao što je toplina, podrhtavanje, pneumatika, gravitacija, magnetna energija.

And then you need smartly designed interactions.

Zatim trebate pametno dizajnirana međudjelovanja.

And those interactions allow for error correction,

I ta međudjelovanja omogućuju ispravak

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

pogrešaka te dopuštaju oblicima da se promijene iz jednog stanja u drugo.

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

Sada ću vam pokazati nekoliko projekata koje smo napravili,

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

od jednodimenzionalnih, dvodimenzionalnih, trodimenzionalnih

and even four-dimensional systems.

pa čak i četverodimenzionalnih sustava.

So in one-dimensional systems --

Od jednodimenzionalnih sustava,

this is a project called the self-folding proteins.

ovo je projekt nazvan samoslažući proteini.

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

Ideja je da uzmete trodimenzionalnu strukturu proteina –

in this case it's the crambin protein --

u ovom slučaju to je crambinov protein –

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

uzmete okosnicu – dakle bez umrežavanja, bez prostornih interakcija –

and you break that down into a series of components.

i izlomite ju u nekoliko dijelova.

And then we embed elastic.

I zatim ubacimo elastičnu silu.

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

Kada ovo bacim u zrak i uhvatim,

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

ima potpunu trodimenzionalnu strukturu proteina, sve zamršenosti.

And this gives us a tangible model

I ovo nam daje opipljivi model

of the three-dimensional protein and how it folds

trodimenzionalnog proteina i kako se slaže

and all of the intricacies of the geometry.

i sve zamršenosti geometrije.

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

Možemo proučavati ovaj fizički, intuitivni model.

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

Također možemo to prevesti u dvodimenzionalne sustave –

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

dakle ravne ploče koje se mogu samoudružiti u trodimenzionalne strukture.

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

Za tri dimenzije napravili smo projekt prošle godine na TEDGlobal-u

with Autodesk and Arthur Olson

uz Autodesk i Arthura Olsena

where we looked at autonomous parts --

gdje smo gledali autonomne dijelove –

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

dakle samostalne dijelove koji nisu prethodno povezani kako se mogu sami složiti.

And we built 500 of these glass beakers.

I napravili smo 500 takvih staklenih posudica.

They had different molecular structures inside

Imale su različite molekularne strukture iznutra

and different colors that could be mixed and matched.

i različite boje koje su se mogle miješati i sparivati.

And we gave them away to all the TEDsters.

Dali smo ih svim TEDovcima.

And so these became intuitive models

I one su postale intuitivni modeli

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

za razumijevanje kako molekularno samoudruživanje funkcionira na makrorazini.

This is the polio virus.

Ovo je virus polio.

You shake it hard and it breaks apart.

Jako ga protresite i raspast će se.

And then you shake it randomly

I onda ga lagano tresite

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

i počet će ispravljati pogreške i graditi svoju vlastitu strukturu.

And this is demonstrating that through random energy,

I to je demonstracija kako na nasumičan način

we can build non-random shapes.

možemo graditi organizirane oblike.

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

Čak smo dokazali da možemo ovo napraviti u puno većim razmjerima.

Last year at TED Long Beach,

Prošle godine na TED Long Beach-u,

we built an installation that builds installations.

napravili smo instalaciju koja pravi instalacije.

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

Ideja je bila, možemo li samoudružiti objekte veličine namještaja?

So we built a large rotating chamber,

Tako da smo sagradili veliku rotirajuću komoru,

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

i ljudi bi dolazili i vrtjeli komoru brže ili sporije,

adding energy to the system

dodajući energiju sustavu,

and getting an intuitive understanding of how self-assembly works

dobivajući intuitivno razumijevanje toga kako samoudruživanje radi

and how we could use this

i kako bismo ovo mogli koristiti

as a macroscale construction or manufacturing technique for products.

kao tehniku konstrukcije ili proizvodnje proizvoda na makrorazini.

So remember, I said 4D.

Sjećate se, rekao sam 4D.

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

Danas po prvi put otkrivamo novi projekt

which is a collaboration with Stratasys,

koji je suradnja sa Stratasys

and it's called 4D printing.

i zove se 4D ispis.

The idea behind 4D printing

Ideja iza 4D ispisa

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

jest uzeti multimaterijalan 3D ispis –

so you can deposit multiple materials --

tako možete koristiti mnoge materijale –

and you add a new capability,

i dodati novu sposobnost,

which is transformation,

što je transformacija,

that right off the bed,

trenutno

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

se dijelovi mogu promijeniti iz jednog oblika u drugi potpuno samostalno.

And this is like robotics without wires or motors.

Ovo je kao robotika bez žica ili motora.

So you completely print this part,

Možete potpuno ispisati ovaj dio,

and it can transform into something else.

i on se može promijeniti u nešto drugo.

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

Također smo radili s Autodesk-om na programu koji razvijaju koji se zove Project Cyborg.

And this allows us to simulate this self-assembly behavior

To nam omogućuje da simuliramo samoudruživanje

and try to optimize which parts are folding when.

i pokušamo optimizirati koji se dijelovi kada savijaju.

But most importantly, we can use this same software

Ali najvažnije, možemo koristiti ovaj isti program

for the design of nanoscale self-assembly systems

za dizajn samoudruživajućih nanosustava

and human scale self-assembly systems.

i samoudružujućih sustava ljudske veličine.

These are parts being printed with multi-material properties.

Ovo su dijelovi ispisani s multimaterijalnim svojstvima.

Here's the first demonstration.

Evo prve demonstracije.

A single strand dipped in water

Jedna nit umočena u vodu

that completely self-folds on its own

koja se potpuno samostalno samoudružuje

into the letters M I T.

u slova M I T.

I'm biased.

Pristran sam.

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

Ovo je drugi dio, jedna nit umočena u veći spremnik

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

koja se samoudružuje u kocku, trodimenzionalnu strukturu.

So no human interaction.

Dakle bez ljudske interakcije.

And we think this is the first time

I mislimo da je ovo prvi put

that a program and transformation

da su program i transformacija

has been embedded directly into the materials themselves.

ugrađeni direktno u same materijale.

And it also might just be the manufacturing technique

Ovo bi također mogla biti proizvodna tehnika

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

koja omogućuje proizvodnju prilagodljivije infrastrukture u budućnosti.

So I know you're probably thinking,

Znam da vjerojatno mislite,

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

ok, to je impresivno, ali kako ćemo koristiti išta od ovih stvari u trenutnom okolišu?

So I've started a lab at MIT,

Osnovao sam laboratorij u MIT-u

and it's called the Self-Assembly Lab.

koji se zove Self-Assembly Lab.

And we're dedicated to trying to develop programmable materials

Odlučili smo pokušati razviti materijale

for the built environment.

koji se mogu programirati za izgrađeni okoliš.

And we think there's a few key sectors

Mislim da postoji nekoliko ključnih sektora

that have fairly near-term applications.

u kojima postoje primjene u prilično kratkoročnom razdoblju.

One of those is in extreme environments.

Jedan od njih je u ekstremnim okolišima.

These are scenarios where it's difficult to build,

To su područja u kojima je teško graditi,

our current construction techniques don't work,

gdje naše sadašnje tehnike gradnje ne rade,

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

preveliko je, preopasno je, preskupo je, ima previše dijelova.

And space is a great example of that.

Svemir je odličan primjer.

We're trying to design new scenarios for space

Pokušavamo dizajnirati nove ideje za svemir

that have fully reconfigurable and self-assembly structures

koje imaju potpuno rekonfigurabilne i samoudružujuće strukture

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

koje se mogu mijenjati iz jednog vrlo funkcionalnog sustava u drugi.

Let's go back to infrastructure.

Vratimo se infrastrukturi.

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

U infrastrukturi, radimo s tvrtkom iz Bostona koja se zove Geosyntec.

And we're developing a new paradigm for piping.

Razvijamo novu paradigmu za cjevovode.

Imagine if water pipes could expand or contract

Zamislite da se vodene cijevi mogu proširiti ili suziti

to change capacity or change flow rate,

kako bi promijenile kapacitet ili brzinu protoka,

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

ili kada bi se čak gibale poput peristaltike i tako same pokretale vodu.

So this isn't expensive pumps or valves.

Dakle ovo nisu skupe pumpe ili ventili.

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

Ovo je potpuno programibilna i adaptivna samostalna cijev.

So I want to remind you today

Ono na što vas danas želim podsjetiti

of the harsh realities of assembly in our world.

je teška realnost montaže u našem svijetu.

These are complex things built with complex parts

To su komplicirane stvari izgrađene od kompliciranih dijelova

that come together in complex ways.

koji se spajaju na komplicirane načine.

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

Volio bih vas pozvati, iz koje god da ste industrije,

to join us in reinventing and reimagining the world,

da nam se pridružite u obnovi i novoj viziji svijeta,

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

kako se stvari mogu složiti iz nanosvijeta u makrosvijet

so that we can go from a world like this

i kako možemo od svijeta kao što je ovaj

to a world that's more like this.

doći do svijeta koji je sličniji ovome.

Thank you.

Hvala vam.

(Applause)

(Pljesak)