The emergence of "4D printing" | Skylar Tibbits

Translator: Timothy Covell Reviewer: Morton Bast

Traducător: Emil-Lorant Cocian Corector: Ariana Bleau Lugo

This is me building a prototype

Aici sunt eu lucrând la un prototip

for six hours straight.

de șase ore fără oprire.

This is slave labor to my own project.

Muncă de sclav la propriul proiect.

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

Așa arată activitatea „fă totul singur”.

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

E o analogie pentru modalitatea de construcție și fabricație prezentă,

with brute-force assembly techniques.

bazat pe tehnici de asamblare brută.

And this is exactly why I started studying

Din acest motiv am început să studiez

how to program physical materials to build themselves.

cum să programez materialele pentru a se auto-construi.

But there is another world.

Dar există și o altă lume.

Today at the micro- and nanoscales,

Azi, la scară micro și nano,

there's an unprecedented revolution happening.

are loc o nemaiîntâlnită revoluție.

And this is the ability to program physical and biological materials

Se bazează pe capacitatea de a programa materiale fizice și organice

to change shape, change properties

pentru a le schimba forma, proprietățile,

and even compute outside of silicon-based matter.

chiar și pentru a calcula în medii diferite de silicon.

There's even a software called cadnano

Există un program numit cadnano

that allows us to design three-dimensional shapes

care permite proiectarea de forme tridimensionale,

like nano robots or drug delivery systems

ca nano-roboți sau sisteme de administrarea medicamentelor,

and use DNA to self-assemble those functional structures.

utilizând ADN pentru auto-asamblarea acelor structuri funcționale.

But if we look at the human scale,

Dar la scară umană

there's massive problems that aren't being addressed

există probleme majore ce nu sunt abordate

by those nanoscale technologies.

de aceste nano-tehnologii.

If we look at construction and manufacturing,

Studiind felul de a construi și fabrica,

there's major inefficiencies, energy consumption

observăm ineficiență rudimentară, consum de energie

and excessive labor techniques.

și tehnici de muncă excesivă.

In infrastructure, let's just take one example.

Iată un exemplu de infrastructură:

Take piping.

sistemul de canalizare.

In water pipes, we have fixed-capacity water pipes

Conductele de apă au o capacitate fixă,

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

cu debite impuse, exceptând pompele și valvele scumpe.

We bury them in the ground.

Le îngropăm în pământ.

If anything changes -- if the environment changes,

La orice schimbare – a mediului,

the ground moves, or demand changes --

dacă se deplasează pământul sau cererea de debit fluctuează –

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

o luăm de la capăt, le scoatem și le înlocuim.

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

Aș propune să combinăm cele două lumi,

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

cea a materialelor nanoscalice, adaptive și programabile

and the built environment.

și cea a mediului artificial.

And I don't mean automated machines.

Nu mă refer la mașini automate.

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

Nu mă refer doar la mașini ce înlocuiesc oamenii.

But I mean programmable materials that build themselves.

Mă refer la materiale programabile ce se auto-construiesc.

And that's called self-assembly,

Se numește auto-asamblare,

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

un proces prin care componente disparate se montează într-o structură ordonată

through only local interaction.

pe loc.

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

De ce am avea nevoie dacă vrem să facem asta la scară umană?

We need a few simple ingredients.

De câteva ingrediente simple.

The first ingredient is materials and geometry,

Primul este materialul și geometria,

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

strâns legate de sursa de energie.

And you can use passive energy --

Se poate folosi energie pasivă:

so heat, shaking, pneumatics, gravity, magnetics.

căldura, forța pneumatică, gravitațională, magnetică.

And then you need smartly designed interactions.

Și e nevoie de interacțiuni proiectate inteligent.

And those interactions allow for error correction,

Acestea realizează corectarea erorilor

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

și permit formelor să treacă dintr-o stare în alta.

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

Vă voi arăta acum câteva exemple pe care le-am realizat

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

în sisteme uni-, bi-, tri-

and even four-dimensional systems.

și chiar cvadruplu-dimensionale.

So in one-dimensional systems --

În sistem unidimensional,

this is a project called the self-folding proteins.

acesta e un proiect numit proteine auto-pliante.

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

Ideea e că iei structura tridimensională a unei proteine –

in this case it's the crambin protein --

în cazul nostru crambina –

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

luăm structura moleculară – fără legături transversale, fără interacțiuni cu mediul –

and you break that down into a series of components.

și o descompunem în părțile componente.

And then we embed elastic.

Apoi o turnăm în elastic.

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

Și când o arunc în sus și o prind,

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

are structura tridimensională a proteinei în întreaga ei complexitate.

And this gives us a tangible model

E un model tangibil

of the three-dimensional protein and how it folds

al proteinei tridimensionale și al modului ei de pliere

and all of the intricacies of the geometry.

în toată complexitatea geometrică.

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

Deci o putem studia ca un model fizic, intuitiv.

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

Facem asta și în sisteme bidimensionale.

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

Coli plane se pot autoplia în structuri tridimensionale.

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

În 3D, am avut un proiect anul trecut la TEDGlobal,

with Autodesk and Arthur Olson

cu Autodesk și Arthur Olson,

where we looked at autonomous parts --

în care am cercetat părțile autonome –

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

părți individuale neconectate în prealabil, ce se pot asambla singure.

And we built 500 of these glass beakers.

Am construit aceste 500 de vase gradate.

They had different molecular structures inside

Aveau diferite structuri moleculare în interior

and different colors that could be mixed and matched.

și diverse culori ce puteau fi combinate și potrivite.

And we gave them away to all the TEDsters.

Le-am împărțit tuturor TEDiștilor.

And so these became intuitive models

Acestea au fost modele intuitive

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

pentru a înțelege cum funcționează auto-asamblarea la scară umană.

This is the polio virus.

Acesta e virusul poliomielitei.

You shake it hard and it breaks apart.

Îl agiți puternic și se descompune.

And then you shake it randomly

Apoi îl agiți la întâmplare

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

și începe să-și corecteze erorile și-și construiește structura singură.

And this is demonstrating that through random energy,

Asta demonstrează că utilizând energie la întâmplare,

we can build non-random shapes.

se pot construi forme definite.

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

Am demonstrat că putem face asta chiar la o scară mult mai mare.

Last year at TED Long Beach,

Anul trecut la TED Long Beach,

we built an installation that builds installations.

am construit o instalație care construiește instalații.

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

Întrebarea era: se pot auto-asambla obiecte de dimensiunea mobilierului?

So we built a large rotating chamber,

Am construit o cameră rotativă mare

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

și oamenii puteau să vină și să învârtă camera mai repede sau mai încet

adding energy to the system

cedând energie sistemului

and getting an intuitive understanding of how self-assembly works

și înțelegând intuitiv funcționarea auto-asamblării

and how we could use this

și cum am putea folosi asta

as a macroscale construction or manufacturing technique for products.

în construcții la scară macro sau la fabricarea unor produse.

So remember, I said 4D.

Țineți minte, am zis 4D.

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

Deci azi, pentru prima dată, anunțăm un nou proiect,

which is a collaboration with Stratasys,

făcut în colaborare cu Stratasys,

and it's called 4D printing.

numit printare în 4D.

The idea behind 4D printing

Ideea printării în 4D e

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

că se ia printarea în 3D multi-materială –

so you can deposit multiple materials --

se pot deci utiliza materiale multiple –

and you add a new capability,

și se adaugă o nouă capacitate,

which is transformation,

de transformare,

that right off the bed,

adică de la început,

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

părțile pot trece dintr-o structură în alta de la sine.

And this is like robotics without wires or motors.

E ca robotica fără fire sau motoare.

So you completely print this part,

Deci printezi complet această parte

and it can transform into something else.

și ea se poate transforma în altceva.

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

Am cooperat și cu Autodesk la un program făcut de ei, numit Project Cyborg.

And this allows us to simulate this self-assembly behavior

Acesta ne permite să simulăm comportamentul de auto-asamblare

and try to optimize which parts are folding when.

și să optimizăm succesiunea de pliere.

But most importantly, we can use this same software

Dar cel mai important, putem folosi acest program

for the design of nanoscale self-assembly systems

pentru a proiecta nano-sisteme de auto-asamblare

and human scale self-assembly systems.

și sisteme de auto-asamblare la scară umană.

These are parts being printed with multi-material properties.

Acestea sunt părți care au fost printate cu proprietăți multi-materiale.

Here's the first demonstration.

Iată prima demonstrație.

A single strand dipped in water

Un șirag înmuiat în apă

that completely self-folds on its own

ce se pliază singur

into the letters M I T.

în literele MIT.

I'm biased.

Sunt subiectiv.

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

O altă mostră, un șirag imersat într-o cisternă mare

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

care se auto-pliază într-un cub, o structură tridimensională, de la sine.

So no human interaction.

Deci fără nicio interacțiune umană.

And we think this is the first time

Credem că e pentru prima dată

that a program and transformation

când un program, o transformare

has been embedded directly into the materials themselves.

a fost implantată direct în material.

And it also might just be the manufacturing technique

Ar putea fi chiar tehnica viitorului

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

care ne va permite să realizăm o infrastructură adaptativă.

So I know you're probably thinking,

Poate vă întrebați

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

cum folosim astea pentru mediul construit?

So I've started a lab at MIT,

Am demarat un laborator la MIT

and it's called the Self-Assembly Lab.

numit Laborator de Auto-asamblare.

And we're dedicated to trying to develop programmable materials

Scopul e să realizăm materiale programabile

for the built environment.

pentru mediul construit.

And we think there's a few key sectors

Și credem că sunt câteva sectoare-cheie

that have fairly near-term applications.

care s-ar preta bine la asemenea aplicații.

One of those is in extreme environments.

Unul ar fi cel al condițiilor extreme.

These are scenarios where it's difficult to build,

Există condiții în care e greu să construiești

our current construction techniques don't work,

sau în care nu se poate lucra cu tehnicile de azi,

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

e prea mare, prea periculos, scump, sunt prea multe părți.

And space is a great example of that.

Un exemplu bun e spațiul cosmic.

We're trying to design new scenarios for space

Încercăm să proiectăm noi scenarii pentru acesta

that have fully reconfigurable and self-assembly structures

prin realizarea unor structuri total auto-asamblabile și reconfigurabile

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

care pot da naștere, pas cu pas, la sisteme super-funcționale.

Let's go back to infrastructure.

Să ne întoarcem la infrastructură.

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

Lucrăm cu o companie de lângă Boston, numită Geosyntec.

And we're developing a new paradigm for piping.

Elaborăm o nouă paradigmă pentru sistemele de canalizare.

Imagine if water pipes could expand or contract

Imaginați-vă că țevile s-ar putea dilata sau contracta

to change capacity or change flow rate,

pentru a-și ajusta capacitatea sau debitul

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

sau poate chiar s-ar ondula ca peristalticele pentru a avansa apa.

So this isn't expensive pumps or valves.

Nu presupune pompe sau valve scumpe.

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

E o țeavă programabilă și auto-adaptabilă.

So I want to remind you today

Deci, aș vrea să vă reamintesc azi

of the harsh realities of assembly in our world.

realitatea dură a asamblării în lumea noastră.

These are complex things built with complex parts

Sunt lucruri complexe construite din părți componente complexe,

that come together in complex ways.

ce se asamblează prin modalități complexe.

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

Aș dori să vă invit, din orice sector ați face parte,

to join us in reinventing and reimagining the world,

să vă alăturați nouă pentru a reinventa și reimagina lumea,

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

cum se asamblează lucrurile de la scară nano la scară umană,

so that we can go from a world like this

pentru a putea trece de la o lume ca asta

to a world that's more like this.

la una care e mai mult așa.

Thank you.

Mulțumesc.

(Applause)

(Aplauze)