The emergence of "4D printing" | Skylar Tibbits

Translator: Timothy Covell Reviewer: Morton Bast

Traduttore: Alessandra Tadiotto Revisore: Ana María Pérez

This is me building a prototype

Questo sono io che costruisco un prototipo

for six hours straight.

per sei ore di fila.

This is slave labor to my own project.

Questo è lavoro da schiavo per il mio progetto.

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

Qui potete vedere com'è veramente il movimento dei maker e del DIY [Fai da te].

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

Ed è un'analogia per il mondo manifatturiero e delle costruzioni di oggi

with brute-force assembly techniques.

con tecniche di assemblaggio di semplice manodopera.

And this is exactly why I started studying

Ed è per questo che ho iniziato a studiare

how to program physical materials to build themselves.

come programmare materiali fisici che si autocostruiscono.

But there is another world.

Ma c'è un altro mondo.

Today at the micro- and nanoscales,

Oggigiorno, su micro e nano-scala,

there's an unprecedented revolution happening.

sta avvenendo una rivoluzione mai vista prima.

And this is the ability to program physical and biological materials

Riguarda l'abilità nel programmare materiali fisici e biologici

to change shape, change properties

in grado di cambiare forma, proprietà

and even compute outside of silicon-based matter.

e addirittura calcolare al di fuori dalla materia a base di silicone.

There's even a software called cadnano

C'è anche un software chiamato cadnano

that allows us to design three-dimensional shapes

che ci permette di disegnare forme tridimensionali

like nano robots or drug delivery systems

come nano robot o sistemi di consegna farmaci

and use DNA to self-assemble those functional structures.

e usa il DNA per auto-assemblare queste strutture funzionali.

But if we look at the human scale,

Ma se guardiamo su scala umana,

there's massive problems that aren't being addressed

ci sono molti problemi che le nanotecnologie

by those nanoscale technologies.

non stanno ancora affrontando.

If we look at construction and manufacturing,

Se guardiamo l'edilizia e il settore manifatturiero,

there's major inefficiencies, energy consumption

ci sono rilevanti inefficienze, consumo di energia

and excessive labor techniques.

e tecniche di lavoro eccessive.

In infrastructure, let's just take one example.

Facciamo un esempio in infrastruttura.

Take piping.

Prendiamo il sistema idraulico.

In water pipes, we have fixed-capacity water pipes

Nel sistema idraulico, abbiamo tubazioni dalla capacità fissa

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

che hanno un flusso fisso, salvo le tubazioni e le valvole costose.

We bury them in the ground.

Le sotterriamo.

If anything changes -- if the environment changes,

Se qualcosa cambia - se l'ambiente cambia,

the ground moves, or demand changes --

se il terreno si muove, o se cambiano le necessità -

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

dobbiamo ripartire da zero, rimuoverle e sostituirle.

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

Vorrei cercare di combinare questi due mondi,

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

cioè il mondo dei nanomateriali adattativi programmabili

and the built environment.

e l'ambiente che costruiamo.

And I don't mean automated machines.

E non mi riferisco a macchine automatizzate.

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

Non mi riferisco solo a macchine intelligenti che sostituiscono l'uomo.

But I mean programmable materials that build themselves.

Mi riferisco a materiali programmabili che si costruiscono da soli.

And that's called self-assembly,

Si chiama auto-assemblaggio,

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

un processo mediante il quale le parti disordinate costruiscono una struttura ordinata

through only local interaction.

solo attraverso l'interazione locale.

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

Di cosa abbiamo bisogno se vogliamo realizzarlo su scala umana?

We need a few simple ingredients.

Abbiamo bisogno di alcuni ingredienti semplici.

The first ingredient is materials and geometry,

Il primo ingrediente sono materiali e geometria,

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

e devono essere strettamente correlati con le fonti di energia.

And you can use passive energy --

Si può usare energia passiva -

so heat, shaking, pneumatics, gravity, magnetics.

quindi calore, vibrazione, aria compressa, gravità, magnetismo.

And then you need smartly designed interactions.

Poi servono interazioni progettate in modo intelligente.

And those interactions allow for error correction,

Queste interazioni permettono di correggere errori,

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

e fanno sì che le forme possano passare da uno stato all'altro.

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

Perciò ora vi mostrerò una serie di progetti che abbiamo sviluppato,

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

da sistemi unidimensionali, bidimensionali, tridimensionali

and even four-dimensional systems.

e anche quadridimensionali.

So in one-dimensional systems --

Nei sistemi unidimensionali -

this is a project called the self-folding proteins.

si tratta di un progetto chiamato proteine che si auto-avvolgono.

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

L'idea è di prendere la struttura tridimensionale di una proteina,

in this case it's the crambin protein --

in questo caso la crambina,

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

si prende la struttura portante - senza legami incrociati né interazioni ambientali -

and you break that down into a series of components.

e la si spezza in una serie di componenti.

And then we embed elastic.

Poi si inserisce un elastico.

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

E quando lo lancio in aria e lo prendo,

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

ha la struttura tridimensionale completa della proteina, tutti gli intrecci.

And this gives us a tangible model

E questo ci dà un modello tangibile

of the three-dimensional protein and how it folds

della proteina tridimensionale e come si avvolge

and all of the intricacies of the geometry.

e tutte gli intrecci della geometria.

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

Così possiamo studiarlo come un modello fisico e intuitivo.

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

E lo stiamo traducendo anche in sistemi bidimensionali,

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

così che dei fogli piani possono auto-avvolgersi in strutture tridimensionali.

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

A tre dimensioni, l'anno scorso al TEDGlobal abbiamo realizzato un progetto

with Autodesk and Arthur Olson

con Autodesk e Arthur Olson

where we looked at autonomous parts --

in cui abbiamo considerato le parti autonome -

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

quindi parti individuali non collegate prima che possono collegarsi da sole.

And we built 500 of these glass beakers.

E abbiamo costruito 500 di queste coppe di vetro.

They had different molecular structures inside

Hanno diverse trutture molecolari al loro interno

and different colors that could be mixed and matched.

e diversi colori che possono essere mescolati e abbinati.

And we gave them away to all the TEDsters.

E li abbiamo dati a tutti i TEDsters.

And so these became intuitive models

E così sono diventati dei modelli intuitivi

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

per capire come funziona l'auto-assemblaggio molecolare su scala umana.

This is the polio virus.

Questo è il virus della polio.

You shake it hard and it breaks apart.

Se lo scuotete forte, si spezza.

And then you shake it randomly

E se poi lo scuotete in modo casuale,

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

comincia a correggere l'errore e a costruire la struttura da solo.

And this is demonstrating that through random energy,

Ciò dimostra che attraverso dell'energia casuale,

we can build non-random shapes.

possiamo costruire delle forme non casuali.

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

Abbiamo anche dimostrato che possiamo farlo su una scala molto più grande.

Last year at TED Long Beach,

L'anno scorso a TED Long Beach,

we built an installation that builds installations.

abbiamo costruito un'installazione che costruisce installazioni.

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

L'idea era, possiamo auto-assemblare oggetti in scala reale?

So we built a large rotating chamber,

Abbiamo costruito un'ampia camera rotante

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

e la gente veniva e la faceva andare più veloce o più lenta,

adding energy to the system

aggiungendo energia al sistema

and getting an intuitive understanding of how self-assembly works

e ottenendo una comprensione intuitiva di come funziona l'auto-assemblaggio

and how we could use this

e come si potrebbe usare

as a macroscale construction or manufacturing technique for products.

come tecnica di costruzione o produzione di prodotti su macroscala.

So remember, I said 4D.

Ricordate che ho menzionato il 4D.

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

Oggi, per la prima volta, sveleremo un nuovo progetto,

which is a collaboration with Stratasys,

in collaborazione con Stratasys,

and it's called 4D printing.

e si chiama stampa in 4D.

The idea behind 4D printing

L'idea dietro la stampa in 4D

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

è che si prende la stampa 3D multimateriale -

so you can deposit multiple materials --

in modo da poter depositare materiali diversi -

and you add a new capability,

e si aggiunge una nuova capacità:

which is transformation,

la trasformazione,

that right off the bed,

ovvero, che le parti

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

possano trasformarsi da una forma in un'altra direttamente da sole.

And this is like robotics without wires or motors.

È come la robotica, senza fili o motori.

So you completely print this part,

Quindi si stampa completamente questa parte

and it can transform into something else.

ed si può trasformare in qualcos'altro.

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

Abbiamo lavorato anche con Autodesk su un software che stanno sviluppando chiamato Project Cyborg.

And this allows us to simulate this self-assembly behavior

Questo ci permette di simulare il comportamento di auto-assemblaggio

and try to optimize which parts are folding when.

e di cercare di ottimizzare quali parti si avvolgono, e quando.

But most importantly, we can use this same software

Ma soprattutto, possiamo usare lo stesso software

for the design of nanoscale self-assembly systems

per la configurazione di sistemi di auto-assemblaggio sia su nanoscala

and human scale self-assembly systems.

che su scala umana.

These are parts being printed with multi-material properties.

Queste sono parti che vengono stampate con proprietà multimateriali.

Here's the first demonstration.

Ecco la prima dimostrazione.

A single strand dipped in water

Un singolo trefolo immerso nell'acqua

that completely self-folds on its own

si avvolge completamente da solo

into the letters M I T.

formando le lettere M I T.

I'm biased.

Sono di parte.

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

Questa è un'altra parte, un singolo trefolo, immerso in un contenitore più grande,

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

che si auto-avvolge formando un cubo, una struttura tridimensionale.

So no human interaction.

Senza interazione umana.

And we think this is the first time

Crediamo che questa sia la prima volta

that a program and transformation

che un programma e una trasformazione

has been embedded directly into the materials themselves.

siano stati inseriti direttamente nei materiali stessi.

And it also might just be the manufacturing technique

E potrebbe diventare la tecnica di manifattura

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

che ci consente di produrre infrastrutture più adattative in futuro.

So I know you're probably thinking,

Probabilmente state pensando,

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

bene, è fantastico ma, come possiamo utilizzare queste cose per l'ambiente costruito?

So I've started a lab at MIT,

Ho aperto un laboratorio al MIT

and it's called the Self-Assembly Lab.

chiamato Laboratorio di Auto-Assemblaggio.

And we're dedicated to trying to develop programmable materials

Ci occupiamo di sviluppo di materiali programmabili

for the built environment.

per l'ambiente costruito.

And we think there's a few key sectors

E crediamo che ci siano alcuni settori chiave

that have fairly near-term applications.

che avranno applicazioni a breve.

One of those is in extreme environments.

Una di queste sarà in ambienti estremi.

These are scenarios where it's difficult to build,

Ci sono degli scenari dove è difficile costruire,

our current construction techniques don't work,

le nostre attuali tecniche di costruzione non funzionano,

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

è troppo grande, troppo pericoloso, è costoso, ci sono troppe componenti.

And space is a great example of that.

E lo spazio ne è un ottimo esempio.

We're trying to design new scenarios for space

Stiamo cercando di progettare nuovi scenari per lo spazio

that have fully reconfigurable and self-assembly structures

che abbiano strutture riconfigurabili e auto-assemblanti,

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

che possano passare da un sistema altamente funzionante all'altro.

Let's go back to infrastructure.

Torniamo all'infrastruttura.

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

Nelle infrastrutture, stiamo lavorando con un'azienda di Boston chiamata Geosyntec.

And we're developing a new paradigm for piping.

E stiamo sviluppando un nuovo paradigma per il sistema idraulico.

Imagine if water pipes could expand or contract

Immaginate che le tubazioni potessero espandersi e contrarsi

to change capacity or change flow rate,

per modificare la capacità o la portata di flusso,

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

o forse anche muoversi a ritmo peristaltico per far scorrere l'acqua da sole.

So this isn't expensive pumps or valves.

Questo non significa pompe o valvole costose.

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

Si tratta di un tipo di tubazione adattativa completamente programmabile.

So I want to remind you today

Così oggi voglio ricordarvi

of the harsh realities of assembly in our world.

la dura realtà dell'assemblaggio nel nostro mondo.

These are complex things built with complex parts

Sono cose complesse costruite con parti complesse

that come together in complex ways.

che vengono assemblate in modi complessi.

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

Perciò, qualunque industria voi rappresentiate, vorrei invitarvi

to join us in reinventing and reimagining the world,

a unirvi a noi nel reinventare e reimmaginare il mondo,

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

come le cose possono essere realizzate sia su nanoscala che su scala umana,

so that we can go from a world like this

in modo che possiamo passare da un mondo come questo

to a world that's more like this.

a un mondo più simile a questo.

Thank you.

Grazie.

(Applause)

(Applausi)