TED2013
Skylar Tibbits: The emergence of "4D printing"
Skylar Tibbits: Printarea în 4D
Filmed:
Readability: 5.3
2,855,362 views
Începând cu sfârșitul anilor '70, printarea în 3D devine tot mai sofisticată; Skylar Tibbits, un Fellow TED, modelează următorul pas pe care îl numește printare în 4D, a patra dimensiune fiind timpul. Tehnologia ce se arată ne va permite să facem obiecte care își pot schimba forma sau se pot auto-asambla în timp. Gândiți-vă la un cub ce se formează singur sau conducte capabile să se dilate sau contracte în funcție de necesități.
Skylar Tibbits - Inventor
Skylar Tibbits, a TED Fellow, is an artist and computational architect working on "smart" components that can assemble themselves. Full bio
Skylar Tibbits, a TED Fellow, is an artist and computational architect working on "smart" components that can assemble themselves. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:12
This is me building a prototype
0
346
2770
Aici sunt eu lucrând la un prototip
00:15
for six hours straight.
1
3116
2920
de șase ore fără oprire.
00:18
This is slave labor to my own project.
2
6036
3921
Muncă de sclav la propriul proiect.
00:21
This is what the DIY and maker movements really look like.
3
9957
4990
Așa arată activitatea
„fă totul singur”.
„fă totul singur”.
00:26
And this is an analogy for today's construction and manufacturing world
4
14947
4766
E o analogie pentru modalitatea de construcție
și fabricație prezentă,
și fabricație prezentă,
00:31
with brute-force assembly techniques.
5
19713
2788
bazat pe tehnici de asamblare brută.
00:34
And this is exactly why I started studying
6
22501
2834
Din acest motiv am început să studiez
00:37
how to program physical materials to build themselves.
7
25335
4269
cum să programez materialele
pentru a se auto-construi.
pentru a se auto-construi.
00:41
But there is another world.
8
29604
1760
Dar există și o altă lume.
00:43
Today at the micro- and nanoscales,
9
31364
1995
Azi, la scară micro și nano,
00:45
there's an unprecedented revolution happening.
10
33359
2751
are loc o nemaiîntâlnită revoluție.
00:48
And this is the ability to program physical and biological materials
11
36110
4132
Se bazează pe capacitatea de a programa
materiale fizice și organice
materiale fizice și organice
00:52
to change shape, change properties
12
40242
2724
pentru a le schimba forma, proprietățile,
00:54
and even compute outside of silicon-based matter.
13
42966
2986
chiar și pentru a calcula în medii diferite de silicon.
00:57
There's even a software called cadnano
14
45952
2507
Există un program numit cadnano
01:00
that allows us to design three-dimensional shapes
15
48459
2783
care permite proiectarea de forme tridimensionale,
01:03
like nano robots or drug delivery systems
16
51242
3084
ca nano-roboți sau sisteme
de administrarea medicamentelor,
de administrarea medicamentelor,
01:06
and use DNA to self-assemble those functional structures.
17
54326
4303
utilizând ADN pentru auto-asamblarea acelor structuri funcționale.
01:10
But if we look at the human scale,
18
58629
2073
Dar la scară umană
01:12
there's massive problems that aren't being addressed
19
60702
3056
există probleme majore ce nu sunt abordate
01:15
by those nanoscale technologies.
20
63758
2368
de aceste nano-tehnologii.
01:18
If we look at construction and manufacturing,
21
66126
2099
Studiind felul de a construi și fabrica,
01:20
there's major inefficiencies, energy consumption
22
68225
4193
observăm ineficiență rudimentară,
consum de energie
consum de energie
01:24
and excessive labor techniques.
23
72418
2327
și tehnici de muncă excesivă.
01:26
In infrastructure, let's just take one example.
24
74745
2505
Iată un exemplu de infrastructură:
01:29
Take piping.
25
77250
1483
sistemul de canalizare.
01:30
In water pipes, we have fixed-capacity water pipes
26
78733
3725
Conductele de apă au o capacitate fixă,
01:34
that have fixed flow rates, except for expensive pumps and valves.
27
82458
4459
cu debite impuse, exceptând
pompele și valvele scumpe.
pompele și valvele scumpe.
01:38
We bury them in the ground.
28
86917
1291
Le îngropăm în pământ.
01:40
If anything changes -- if the environment changes,
29
88208
2621
La orice schimbare – a mediului,
01:42
the ground moves, or demand changes --
30
90829
2637
dacă se deplasează pământul
sau cererea de debit fluctuează –
sau cererea de debit fluctuează –
01:45
we have to start from scratch and take them out and replace them.
31
93466
4250
o luăm de la capăt, le scoatem și le înlocuim.
01:49
So I'd like to propose that we can combine those two worlds,
32
97716
3368
Aș propune să combinăm cele două lumi,
01:53
that we can combine the world of the nanoscale programmable adaptive materials
33
101084
5171
cea a materialelor nanoscalice,
adaptive și programabile
adaptive și programabile
01:58
and the built environment.
34
106255
1677
și cea a mediului artificial.
01:59
And I don't mean automated machines.
35
107932
2186
Nu mă refer la mașini automate.
02:02
I don't just mean smart machines that replace humans.
36
110118
2459
Nu mă refer doar la mașini ce înlocuiesc oamenii.
02:04
But I mean programmable materials that build themselves.
37
112577
3884
Mă refer la materiale programabile ce se auto-construiesc.
02:08
And that's called self-assembly,
38
116461
2056
Se numește auto-asamblare,
02:10
which is a process by which disordered parts build an ordered structure
39
118517
4517
un proces prin care componente disparate
se montează într-o structură ordonată
se montează într-o structură ordonată
02:15
through only local interaction.
40
123034
2493
pe loc.
02:17
So what do we need if we want to do this at the human scale?
41
125527
3175
De ce am avea nevoie dacă vrem
să facem asta la scară umană?
să facem asta la scară umană?
02:20
We need a few simple ingredients.
42
128702
1975
De câteva ingrediente simple.
02:22
The first ingredient is materials and geometry,
43
130677
2839
Primul este materialul și geometria,
02:25
and that needs to be tightly coupled with the energy source.
44
133516
3469
strâns legate de sursa de energie.
02:28
And you can use passive energy --
45
136985
1658
Se poate folosi energie pasivă:
02:30
so heat, shaking, pneumatics, gravity, magnetics.
46
138643
4684
căldura, forța pneumatică,
gravitațională, magnetică.
gravitațională, magnetică.
02:35
And then you need smartly designed interactions.
47
143327
3075
Și e nevoie de interacțiuni proiectate inteligent.
02:38
And those interactions allow for error correction,
48
146402
2133
Acestea realizează corectarea erorilor
02:40
and they allow the shapes to go from one state to another state.
49
148535
4000
și permit formelor să treacă dintr-o stare în alta.
02:44
So now I'm going to show you a number of projects that we've built,
50
152535
3232
Vă voi arăta acum câteva exemple
pe care le-am realizat
pe care le-am realizat
02:47
from one-dimensional, two-dimensional, three-dimensional
51
155767
3284
în sisteme uni-, bi-, tri-
02:51
and even four-dimensional systems.
52
159051
3067
și chiar cvadruplu-dimensionale.
02:54
So in one-dimensional systems --
53
162118
1886
În sistem unidimensional,
02:56
this is a project called the self-folding proteins.
54
164004
2907
acesta e un proiect numit proteine auto-pliante.
02:58
And the idea is that you take the three-dimensional structure of a protein --
55
166911
4707
Ideea e că iei structura tridimensională
a unei proteine –
a unei proteine –
03:03
in this case it's the crambin protein --
56
171618
2681
în cazul nostru crambina –
03:06
you take the backbone -- so no cross-linking, no environmental interactions --
57
174299
3646
luăm structura moleculară – fără legături transversale,
fără interacțiuni cu mediul –
fără interacțiuni cu mediul –
03:09
and you break that down into a series of components.
58
177945
3151
și o descompunem în părțile componente.
03:13
And then we embed elastic.
59
181096
2274
Apoi o turnăm în elastic.
03:15
And when I throw this up into the air and catch it,
60
183370
2341
Și când o arunc în sus și o prind,
03:17
it has the full three-dimensional structure of the protein, all of the intricacies.
61
185711
4851
are structura tridimensională a proteinei
în întreaga ei complexitate.
în întreaga ei complexitate.
03:22
And this gives us a tangible model
62
190562
2100
E un model tangibil
03:24
of the three-dimensional protein and how it folds
63
192662
3734
al proteinei tridimensionale și al modului ei de pliere
03:28
and all of the intricacies of the geometry.
64
196396
2284
în toată complexitatea geometrică.
03:30
So we can study this as a physical, intuitive model.
65
198680
3448
Deci o putem studia ca un model fizic, intuitiv.
03:34
And we're also translating that into two-dimensional systems --
66
202128
2802
Facem asta și în sisteme bidimensionale.
03:36
so flat sheets that can self-fold into three-dimensional structures.
67
204930
4299
Coli plane se pot autoplia în structuri tridimensionale.
03:41
In three dimensions, we did a project last year at TEDGlobal
68
209229
4453
În 3D, am avut un proiect anul trecut la TEDGlobal,
03:45
with Autodesk and Arthur Olson
69
213682
1964
cu Autodesk și Arthur Olson,
03:47
where we looked at autonomous parts --
70
215646
1698
în care am cercetat părțile autonome –
03:49
so individual parts not pre-connected that can come together on their own.
71
217344
4319
părți individuale neconectate în prealabil,
ce se pot asambla singure.
ce se pot asambla singure.
03:53
And we built 500 of these glass beakers.
72
221663
2766
Am construit aceste 500 de vase gradate.
03:56
They had different molecular structures inside
73
224429
2467
Aveau diferite structuri moleculare în interior
03:58
and different colors that could be mixed and matched.
74
226896
2224
și diverse culori ce puteau fi combinate și potrivite.
04:01
And we gave them away to all the TEDsters.
75
229120
2249
Le-am împărțit tuturor TEDiștilor.
04:03
And so these became intuitive models
76
231369
2501
Acestea au fost modele intuitive
04:05
to understand how molecular self-assembly works at the human scale.
77
233870
3492
pentru a înțelege cum funcționează
auto-asamblarea la scară umană.
auto-asamblarea la scară umană.
04:09
This is the polio virus.
78
237362
1817
Acesta e virusul poliomielitei.
04:11
You shake it hard and it breaks apart.
79
239179
1932
Îl agiți puternic și se descompune.
04:13
And then you shake it randomly
80
241111
1446
Apoi îl agiți la întâmplare
04:14
and it starts to error correct and built the structure on its own.
81
242557
3504
și începe să-și corecteze erorile
și-și construiește structura singură.
și-și construiește structura singură.
04:18
And this is demonstrating that through random energy,
82
246061
2967
Asta demonstrează că utilizând energie la întâmplare,
04:21
we can build non-random shapes.
83
249028
4628
se pot construi forme definite.
04:25
We even demonstrated that we can do this at a much larger scale.
84
253656
3524
Am demonstrat că putem face asta
chiar la o scară mult mai mare.
chiar la o scară mult mai mare.
04:29
Last year at TED Long Beach,
85
257180
2154
Anul trecut la TED Long Beach,
04:31
we built an installation that builds installations.
86
259334
3211
am construit o instalație care construiește instalații.
04:34
The idea was, could we self-assemble furniture-scale objects?
87
262545
3537
Întrebarea era: se pot auto-asambla
obiecte de dimensiunea mobilierului?
obiecte de dimensiunea mobilierului?
04:38
So we built a large rotating chamber,
88
266082
2501
Am construit o cameră rotativă mare
04:40
and people would come up and spin the chamber faster or slower,
89
268583
3213
și oamenii puteau să vină și să învârtă camera
mai repede sau mai încet
mai repede sau mai încet
04:43
adding energy to the system
90
271796
1585
cedând energie sistemului
04:45
and getting an intuitive understanding of how self-assembly works
91
273381
3446
și înțelegând intuitiv funcționarea auto-asamblării
04:48
and how we could use this
92
276827
1379
și cum am putea folosi asta
04:50
as a macroscale construction or manufacturing technique for products.
93
278206
4746
în construcții la scară macro
sau la fabricarea unor produse.
sau la fabricarea unor produse.
04:54
So remember, I said 4D.
94
282952
1667
Țineți minte, am zis 4D.
04:56
So today for the first time, we're unveiling a new project,
95
284619
3695
Deci azi, pentru prima dată, anunțăm un nou proiect,
05:00
which is a collaboration with Stratasys,
96
288314
1886
făcut în colaborare cu Stratasys,
05:02
and it's called 4D printing.
97
290200
1835
numit printare în 4D.
05:04
The idea behind 4D printing
98
292035
1960
Ideea printării în 4D e
05:05
is that you take multi-material 3D printing --
99
293995
3000
că se ia printarea în 3D multi-materială –
05:08
so you can deposit multiple materials --
100
296995
2189
se pot deci utiliza materiale multiple –
05:11
and you add a new capability,
101
299184
1884
și se adaugă o nouă capacitate,
05:13
which is transformation,
102
301068
1866
de transformare,
05:14
that right off the bed,
103
302934
1317
adică de la început,
05:16
the parts can transform from one shape to another shape directly on their own.
104
304251
4327
părțile pot trece dintr-o structură în alta de la sine.
05:20
And this is like robotics without wires or motors.
105
308578
3500
E ca robotica fără fire sau motoare.
05:24
So you completely print this part,
106
312078
1651
Deci printezi complet această parte
05:25
and it can transform into something else.
107
313729
2804
și ea se poate transforma în altceva.
05:28
We also worked with Autodesk on a software they're developing called Project Cyborg.
108
316533
4961
Am cooperat și cu Autodesk la un program
făcut de ei, numit Project Cyborg.
făcut de ei, numit Project Cyborg.
05:33
And this allows us to simulate this self-assembly behavior
109
321494
3123
Acesta ne permite să simulăm
comportamentul de auto-asamblare
comportamentul de auto-asamblare
05:36
and try to optimize which parts are folding when.
110
324617
3202
și să optimizăm succesiunea de pliere.
05:39
But most importantly, we can use this same software
111
327819
2730
Dar cel mai important, putem folosi acest program
05:42
for the design of nanoscale self-assembly systems
112
330549
2908
pentru a proiecta nano-sisteme de auto-asamblare
05:45
and human scale self-assembly systems.
113
333457
2843
și sisteme de auto-asamblare la scară umană.
05:48
These are parts being printed with multi-material properties.
114
336300
3513
Acestea sunt părți care au fost printate
cu proprietăți multi-materiale.
cu proprietăți multi-materiale.
05:51
Here's the first demonstration.
115
339813
1717
Iată prima demonstrație.
05:53
A single strand dipped in water
116
341530
1904
Un șirag înmuiat în apă
05:55
that completely self-folds on its own
117
343434
2349
ce se pliază singur
05:57
into the letters M I T.
118
345783
3918
în literele MIT.
06:01
I'm biased.
119
349701
1822
Sunt subiectiv.
06:03
This is another part, single strand, dipped in a bigger tank
120
351523
3449
O altă mostră, un șirag imersat într-o cisternă mare
06:06
that self-folds into a cube, a three-dimensional structure, on its own.
121
354972
4623
care se auto-pliază într-un cub,
o structură tridimensională, de la sine.
o structură tridimensională, de la sine.
06:11
So no human interaction.
122
359595
1851
Deci fără nicio interacțiune umană.
06:13
And we think this is the first time
123
361446
1889
Credem că e pentru prima dată
06:15
that a program and transformation
124
363335
2247
când un program, o transformare
06:17
has been embedded directly into the materials themselves.
125
365582
3250
a fost implantată direct în material.
06:20
And it also might just be the manufacturing technique
126
368832
2730
Ar putea fi chiar tehnica viitorului
06:23
that allows us to produce more adaptive infrastructure in the future.
127
371562
4134
care ne va permite să realizăm
o infrastructură adaptativă.
o infrastructură adaptativă.
06:27
So I know you're probably thinking,
128
375696
1186
Poate vă întrebați
06:28
okay, that's cool, but how do we use any of this stuff for the built environment?
129
376882
4232
cum folosim astea
pentru mediul construit?
pentru mediul construit?
06:33
So I've started a lab at MIT,
130
381114
2255
Am demarat un laborator la MIT
06:35
and it's called the Self-Assembly Lab.
131
383369
1882
numit Laborator de Auto-asamblare.
06:37
And we're dedicated to trying to develop programmable materials
132
385251
3144
Scopul e să realizăm materiale programabile
06:40
for the built environment.
133
388395
1191
pentru mediul construit.
06:41
And we think there's a few key sectors
134
389586
1963
Și credem că sunt câteva sectoare-cheie
06:43
that have fairly near-term applications.
135
391549
2314
care s-ar preta bine la asemenea aplicații.
06:45
One of those is in extreme environments.
136
393863
2055
Unul ar fi cel al condițiilor extreme.
06:47
These are scenarios where it's difficult to build,
137
395918
2546
Există condiții în care e greu să construiești
06:50
our current construction techniques don't work,
138
398464
2488
sau în care nu se poate lucra cu tehnicile de azi,
06:52
it's too large, it's too dangerous, it's expensive, too many parts.
139
400952
3560
e prea mare, prea periculos, scump,
sunt prea multe părți.
sunt prea multe părți.
06:56
And space is a great example of that.
140
404512
2367
Un exemplu bun e spațiul cosmic.
06:58
We're trying to design new scenarios for space
141
406879
2366
Încercăm să proiectăm noi scenarii pentru acesta
07:01
that have fully reconfigurable and self-assembly structures
142
409245
3300
prin realizarea unor structuri total
auto-asamblabile și reconfigurabile
auto-asamblabile și reconfigurabile
07:04
that can go from highly functional systems from one to another.
143
412545
3690
care pot da naștere, pas cu pas,
la sisteme super-funcționale.
la sisteme super-funcționale.
07:08
Let's go back to infrastructure.
144
416235
2111
Să ne întoarcem la infrastructură.
07:10
In infrastructure, we're working with a company out of Boston called Geosyntec.
145
418346
3899
Lucrăm cu o companie de lângă Boston,
numită Geosyntec.
numită Geosyntec.
07:14
And we're developing a new paradigm for piping.
146
422245
2800
Elaborăm o nouă paradigmă
pentru sistemele de canalizare.
pentru sistemele de canalizare.
07:17
Imagine if water pipes could expand or contract
147
425045
3623
Imaginați-vă că țevile s-ar putea dilata sau contracta
07:20
to change capacity or change flow rate,
148
428668
2750
pentru a-și ajusta capacitatea sau debitul
07:23
or maybe even undulate like peristaltics to move the water themselves.
149
431418
4534
sau poate chiar s-ar ondula ca peristalticele
pentru a avansa apa.
pentru a avansa apa.
07:27
So this isn't expensive pumps or valves.
150
435952
2610
Nu presupune pompe sau valve scumpe.
07:30
This is a completely programmable and adaptive pipe on its own.
151
438562
4283
E o țeavă programabilă și auto-adaptabilă.
07:34
So I want to remind you today
152
442845
1815
Deci, aș vrea să vă reamintesc azi
07:36
of the harsh realities of assembly in our world.
153
444660
3384
realitatea dură a asamblării în lumea noastră.
07:40
These are complex things built with complex parts
154
448044
3465
Sunt lucruri complexe construite
din părți componente complexe,
din părți componente complexe,
07:43
that come together in complex ways.
155
451509
2785
ce se asamblează prin modalități complexe.
07:46
So I would like to invite you from whatever industry you're from
156
454294
3199
Aș dori să vă invit, din orice sector ați face parte,
07:49
to join us in reinventing and reimagining the world,
157
457493
4053
să vă alăturați nouă pentru a reinventa
și reimagina lumea,
și reimagina lumea,
07:53
how things come together from the nanoscale to the human scale,
158
461546
3699
cum se asamblează lucrurile
de la scară nano la scară umană,
de la scară nano la scară umană,
07:57
so that we can go from a world like this
159
465245
3075
pentru a putea trece de la o lume ca asta
08:00
to a world that's more like this.
160
468320
2950
la una care e mai mult așa.
08:12
Thank you.
161
480632
1910
Mulțumesc.
08:14
(Applause)
162
482542
2301
(Aplauze)
ABOUT THE SPEAKER
Skylar Tibbits - InventorSkylar Tibbits, a TED Fellow, is an artist and computational architect working on "smart" components that can assemble themselves.
Why you should listen
Can we create objects that assemble themselves -- that zip together like a strand of DNA or that have the ability for transformation embedded into them? These are the questions that Skylar Tibbits investigates in his Self-Assembly Lab at MIT, a cross-disciplinary research space where designers, scientists and engineers come together to find ways for disordered parts to become ordered structures.
A trained architect, designer and computer scientist, Tibbits teaches design studios at MIT’s Department of Architecture and co-teaches the seminar “How to Make (Almost) Anything” at MIT’s Media Lab. Before that, he worked at a number of design offices including Zaha Hadid Architects, Asymptote Architecture, SKIII Space Variations and Point b Design. His work has been shown at the Guggenheim Museum and the Beijing Biennale.
Tibbits has collaborated with a number of influential people over the years, including Neil Gershenfeld and The Center for Bits and Atoms, Erik and Marty Demaine at MIT, Adam Bly at SEED Media Group and Marc Fornes of THEVERYMANY. In 2007, he and Marc Fornes co-curated Scriptedbypurpose, the first exhibition focused exclusively on scripted processes within design. Also in 2007, he founded SJET, a multifaceted practice and research platform for experimental computation and design. SJET crosses disciplines from architecture and design, fabrication, computer science and robotics.
Skylar Tibbits | Speaker | TED.com