The emergence of "4D printing" | Skylar Tibbits

Translator: Timothy Covell Reviewer: Morton Bast

Tradutor: Isabel Villan Revisor: Gustavo Rocha

This is me building a prototype

Este sou eu montando um protótipo

for six hours straight.

durante seis horas sem parar.

This is slave labor to my own project.

Este é um trabalho escravo para meu próprio projeto.

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

É assim que são o faça-você-mesmo e o Maker Movements de verdade.

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

E esta é uma analogia para o mundo de hoje da manufatura e da construção

with brute-force assembly techniques.

com técnicas de montagem de força bruta.

And this is exactly why I started studying

E é por isso exatamente que comecei a estudar

how to program physical materials to build themselves.

como programar materiais físicos para se autoconstruírem.

But there is another world.

Mas há um outro mundo.

Today at the micro- and nanoscales,

Hoje, nas escalas micro e nano,

there's an unprecedented revolution happening.

está acontecendo uma revolução sem precedentes.

And this is the ability to program physical and biological materials

E é a capacidade de programar materiais físicos e biológicos

to change shape, change properties

para mudar de forma, alterar propriedades

and even compute outside of silicon-based matter.

e até mesmo computar sem componentes feitos de silício.

There's even a software called cadnano

Há inclusive um 'software' chamado cadnano

that allows us to design three-dimensional shapes

que nos permite projetar formas tridimensionais

like nano robots or drug delivery systems

como nanorrobôs e sistemas de aplicação de medicamentos

and use DNA to self-assemble those functional structures.

e usar o DNA para automontar essas estruturas funcionais.

But if we look at the human scale,

Mas, se olharmos na escala humana,

there's massive problems that aren't being addressed

há problemas enormes que não estão sendo tratados

by those nanoscale technologies.

por essas tecnologias em nanoescala.

If we look at construction and manufacturing,

Se olharmos para a construção e a manufatura,

there's major inefficiencies, energy consumption

há enormes ineficiências, consumo de energia

and excessive labor techniques.

e técnicas de trabalho excessivas.

In infrastructure, let's just take one example.

Na infraestrutura, vamos ver um exemplo.

Take piping.

Pegue a canalização.

In water pipes, we have fixed-capacity water pipes

Na canalização da água, temos uma capacidade fixa para os encanamento

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

que têm taxas fixas de fluxo, com exceção de bombas e válvulas caras.

We bury them in the ground.

Nós os enterramos no solo.

If anything changes -- if the environment changes,

Se algo muda -- se o ambiente muda,

the ground moves, or demand changes --

o solo se movimenta ou exige mudanças --

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

temos que começar da estaca zero, removê-los e substituí-los.

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

Então, gostaria de propor que combinássemos esses dois mundos

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

que combinássemos o mundo dos materiais adaptativos programáveis da nanoescala

and the built environment.

e construíssemos o ambiente.

And I don't mean automated machines.

E não me refiro a máquinas automáticas.

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

Não me refiro apenas a máquinas inteligentes que substituem humanos,

But I mean programmable materials that build themselves.

mas a materiais programáveis que se autoconstroem.

And that's called self-assembly,

E isso é chamado automontagem,

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

que é um processo pelo qual partes desordenadas constroem

uma estrutura ordenada apenas pela interação local.

through only local interaction.

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

Então, de que precisamos se queremos fazer isso na escala humana?

We need a few simple ingredients.

Precisamos de uns poucos ingredientes simples.

The first ingredient is materials and geometry,

O primeiro ingrediente é materiais e geometria,

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

e isso precisa estar estreitamente ligado com a fonte de energia.

And you can use passive energy --

E você pode usar energia passiva:

so heat, shaking, pneumatics, gravity, magnetics.

calor, tremor, pneumática, gravidade, magnética.

And then you need smartly designed interactions.

Então você precisa de interações projetadas inteligentemente.

And those interactions allow for error correction,

E essas interações permitem correção de erros,

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

e permitem que formas passem de um estado para outro estado.

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

Agora vou mostrar uma série de projetos que construímos,

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

de sistemas unidimensionais, bidimensionais, tridimensionais

and even four-dimensional systems.

e até mesmo quadridimensionais.

So in one-dimensional systems --

Em projetos unidimensionais --

this is a project called the self-folding proteins.

este é um projeto chamado de proteínas autodobráveis.

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

E a ideia é que pegamos a estrutura tridimensional de uma proteína,

in this case it's the crambin protein --

neste caso é a proteína "crambin",

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

pegamos a espinha dorsal, portanto sem ligações cruzadas,

and you break that down into a series of components.

sem interações ambientais, e quebramos isso numa série de componentes.

And then we embed elastic.

Então acrescentamos elástico.

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

Quando você a joga para o alto no ar e a pega,

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

ela tem a estrutura tridimensional completa da proteína, toda a complexidade.

And this gives us a tangible model

E isso nos dá um modelo tangível

of the three-dimensional protein and how it folds

da proteína tridimensional e como ela se dobra

and all of the intricacies of the geometry.

e toda a complexidade da geometria.

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

Então podemos estudar isto como um modelo físico, intuitivo.

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

E estamos transformando isso em sistemas bidimensionais,

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

assim, lâminas planas podem autodobrar-se em estruturas tridimensionais.

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

Em três dimensões, fizemos um projeto, ano passado, no TEDGlobal,

with Autodesk and Arthur Olson

com Autodesk e Arthur Olson,

where we looked at autonomous parts --

no qual observamos partes autônomas,

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

partes individuais, não pré-conectadas

que podem se juntar sozinhas.

And we built 500 of these glass beakers.

Montamos 500 destas provetas.

They had different molecular structures inside

Elas tinham estruturas moleculares diferentes dentro

and different colors that could be mixed and matched.

e cores diferentes que podiam ser misturadas e combinadas.

And we gave them away to all the TEDsters.

Nós as demos a todos os TEDsters.

And so these became intuitive models

E esses se tornaram modelos intuitivos

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

para compreender como funciona a automontagem molecular na escala humana.

This is the polio virus.

Este é o vírus da pólio.

You shake it hard and it breaks apart.

Você o chacoalha fortemente e ele se quebra.

And then you shake it randomly

Então você o chacoalha ao acaso

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

e ele começa a corrigir os erros e constrói a estrutura sozinho.

And this is demonstrating that through random energy,

E isto está demonstrando que pela energia aleatória

we can build non-random shapes.

podemos construir formas não aleatórias.

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

Até mesmo demonstramos que podemos fazer isso numa escala muito maior.

Last year at TED Long Beach,

Ano passado, em TED Long Beach,

we built an installation that builds installations.

construímos uma instalação que constrói instalações.

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

A ideia era: poderíamos automontar objetos na escala de mobília?

So we built a large rotating chamber,

Então construímos uma grande câmara rotatória,

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

e as pessoas apareciam e giravam a câmara mais rápido ou mais devagar,

adding energy to the system

acrescentando energia ao sistema

and getting an intuitive understanding of how self-assembly works

e conseguindo uma compreensão intuitiva de como funciona a automontagem

and how we could use this

e de que forma poderíamos usar isso

as a macroscale construction or manufacturing technique for products.

como uma técnica, em macroescala, para construção ou manufatura de produtos.

So remember, I said 4D.

Lembrem-se, eu disse 4D.

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

Portanto, hoje, pela primeira vez, estamos revelando um novo projeto,

which is a collaboration with Stratasys,

que é uma colaboração com Stratasys,

and it's called 4D printing.

e é chamado de impressora 4D.

The idea behind 4D printing

A ideia por trás da impressora 4D

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

é que você pega uma impressora 3D de multimateriais,

so you can deposit multiple materials --

você pode colocar múltiplos materiais,

and you add a new capability,

e você acrescenta uma nova capacidade,

which is transformation,

que é transformação,

that right off the bed,

para que, exatamente na base,

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

as partes se transformem diretamente de uma forma para outra sozinhas.

And this is like robotics without wires or motors.

Isto é como robótica sem fios ou motores.

So you completely print this part,

Assim, você imprime esta parte

and it can transform into something else.

e ela pode transformar-se em outra coisa.

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

Também trabalhamos com a Autodesk num software que estavam desenvolvendo,

chamado Projeto Cyborg.

And this allows us to simulate this self-assembly behavior

E isto nos permite estimular esse comportamento de automontagem

and try to optimize which parts are folding when.

e tentar otimizar quando e quais partes estão se dobrando.

But most importantly, we can use this same software

Mais importante, podemos usar este mesmo software

for the design of nanoscale self-assembly systems

para o projeto de sistemas de automontagem em nanoescala

and human scale self-assembly systems.

e sistemas de automontagem na escala humana.

These are parts being printed with multi-material properties.

Estas são partes sendo impressas com propriedades de multimaterial.

Here's the first demonstration.

Eis a primeira demonstração.

A single strand dipped in water

Um único cordão mergulhado em água

that completely self-folds on its own

que se dobra completamente sozinho

into the letters M I T.

nas letras M I T.

I'm biased.

Estou sendo tendencioso.

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

Esta é uma outra parte, cordão único mergulhado em um tanque maior,

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

que se dobra em um cubo, uma estrutura tridimensional, sozinho.

So no human interaction.

Sem interação humana.

And we think this is the first time

E achamos que esta é a primeira vez

that a program and transformation

que um programa e uma transformação

has been embedded directly into the materials themselves.

foram introduzidos diretamente nos próprios materiais.

And it also might just be the manufacturing technique

E isso também poderia ser a técnica de manufatura

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

que nos permitiria produzir infraestrutura

mais adaptativa no futuro.

So I know you're probably thinking,

Sei que provavelmente estão pensando:

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

isso é legal, mas como é usado para o ambiente de construção?

So I've started a lab at MIT,

Abri um laboratório no MIT,

and it's called the Self-Assembly Lab.

chamado de Laboratório de Automontagem.

And we're dedicated to trying to develop programmable materials

E estamos nos dedicando a tentar desenvolver materiais programáveis

for the built environment.

para o ambiente de construção.

And we think there's a few key sectors

E há alguns setores chave que têm muitas utilizações de curto prazo.

that have fairly near-term applications.

One of those is in extreme environments.

Uma dessas é em ambientes extremos.

These are scenarios where it's difficult to build,

Estes são cenários nos quais é difícil construir,

our current construction techniques don't work,

nossas técnicas de construção atuais não funcionam,

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

é grande demais, é perigoso demais, é caro, partes demais.

And space is a great example of that.

E o espaço é um grande exemplo para isso.

We're trying to design new scenarios for space

Estamos tentando projetar novos cenários para o espaço

that have fully reconfigurable and self-assembly structures

com estruturas completamente reconfiguráveis e automontáveis,

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

que possam passar de uns para outros sistemas altamente funcionais.

Let's go back to infrastructure.

Voltemos à infraestrutura.

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

Trabalhamos com uma empresa nos arredores de Boston,

chamada Geosyntec.

And we're developing a new paradigm for piping.

E estamos desenvolvendo um novo paradigma para encanamentos.

Imagine if water pipes could expand or contract

Imagine se os encanamentos pudessem expandir ou contrair

to change capacity or change flow rate,

para mudar a capacidade ou o fluxo,

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

ou talvez mover-se em ondulações, como movimentos peristálticos,

para que eles mesmos conduzam a água.

So this isn't expensive pumps or valves.

Não são bombas e válvulas caras.

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

Este é um encanamento inteiramente programável e adaptativo por si mesmo.

So I want to remind you today

Quero lembrá-los, hoje,

of the harsh realities of assembly in our world.

das difíceis realidades de montagem em nosso mundo.

These are complex things built with complex parts

Estas são coisas complexas construídas com partes complexas

that come together in complex ways.

que se juntam de formas complexas.

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

Gostaria de convidá-los, seja qual for a indústria de onde vêm,

to join us in reinventing and reimagining the world,

a juntar-se a nós para reinventar e reimaginar o mundo,

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

como as coisas se unem da nanoescala para a escala humana,

so that we can go from a world like this

para que possamos ir de um mundo como este

to a world that's more like this.

para um mundo que é mais assim.

Thank you.

Obrigado.

(Applause)

(Aplausos)