TED2013
Skylar Tibbits: The emergence of "4D printing"
Skylar Tibbits: l'émergence de « l'impression en 4D »
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L'impression en 3D a gagné en sophistication depuis les années 1970. Skylar Tibbits, habitué de TED, donne forme à la prochaine étape, qu'il appelle l'impression en 4D, dans laquelle la quatrième dimension est le temps. Cette technologie émergente nous permettra d'imprimer des objets qui changent ensuite de forme par eux-mêmes ou s'auto-assemblent avec le temps. Imaginez : un cube imprimé qui se plie sous vos yeux ou un tuyau imprimé capable de sentir quand il doit se dilater ou se contracter.
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
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00:12
This is me building a prototype
0
346
2770
Ça c’est moi en train
de construire un prototype
de construire un prototype
00:15
for six hours straight.
1
3116
2920
pendant six heures d'affilée.
00:18
This is slave labor to my own project.
2
6036
3921
Un travail d'esclave pour mon propre projet.
00:21
This is what the DIY and maker movements really look like.
3
9957
4990
C'est à ça que le bricolage et le mouvement des makers ressemblent en réalité.
00:26
And this is an analogy for today's construction and manufacturing world
4
14947
4766
C'est une analogie du monde du bâtiment
et de la manufacture d'aujourd'hui
et de la manufacture d'aujourd'hui
00:31
with brute-force assembly techniques.
5
19713
2788
avec ses techniques d'assemblage
à base de force brute.
à base de force brute.
00:34
And this is exactly why I started studying
6
22501
2834
Et c'est la raison précise pour laquelle
je me suis mis à étudier
je me suis mis à étudier
00:37
how to program physical materials to build themselves.
7
25335
4269
comment programmer les matériaux physiques
pour qu'ils se construisent eux-mêmes.
pour qu'ils se construisent eux-mêmes.
00:41
But there is another world.
8
29604
1760
Mais un autre monde existe.
00:43
Today at the micro- and nanoscales,
9
31364
1995
Aujourd'hui, aux échelles micro et nano,
00:45
there's an unprecedented revolution happening.
10
33359
2751
une révolution sans précédent est en cours.
00:48
And this is the ability to program physical and biological materials
11
36110
4132
Il s'agit de la capacité de programmer
des matériaux biologiques et physiques
des matériaux biologiques et physiques
00:52
to change shape, change properties
12
40242
2724
afin qu'ils changent de forme,
changent de propriétés
changent de propriétés
00:54
and even compute outside of silicon-based matter.
13
42966
2986
et même réaliser des calculs dans une matière
qui ne soit pas à base de silicium.
qui ne soit pas à base de silicium.
00:57
There's even a software called cadnano
14
45952
2507
Il y a même un logiciel intitulé Cadnano
01:00
that allows us to design three-dimensional shapes
15
48459
2783
qui permet de concevoir des formes en trois dimensions
01:03
like nano robots or drug delivery systems
16
51242
3084
comme des nano-robots
ou des systèmes de distribution de médicaments
ou des systèmes de distribution de médicaments
01:06
and use DNA to self-assemble those functional structures.
17
54326
4303
et d'utiliser l'ADN pour que ces structures fonctionnelles
s'auto-assemblent.
s'auto-assemblent.
01:10
But if we look at the human scale,
18
58629
2073
Mais si on considère l'échelle humaine,
01:12
there's massive problems that aren't being addressed
19
60702
3056
ces nanotechnologies laissent de côté
01:15
by those nanoscale technologies.
20
63758
2368
d'énormes problèmes.
01:18
If we look at construction and manufacturing,
21
66126
2099
Si on regarde le bâtiment et la manufacture,
01:20
there's major inefficiencies, energy consumption
22
68225
4193
on voit de gros problèmes d'efficacité,
de consommation énergétique
de consommation énergétique
01:24
and excessive labor techniques.
23
72418
2327
et des techniques qui demandent
excessivement de main-d'oeuvre.
excessivement de main-d'oeuvre.
01:26
In infrastructure, let's just take one example.
24
74745
2505
En infrastructure, prenons un exemple:
01:29
Take piping.
25
77250
1483
les canalisations.
01:30
In water pipes, we have fixed-capacity water pipes
26
78733
3725
Les canalisations d'eau dont nous disposons
ont une capacité fixe,
ont une capacité fixe,
01:34
that have fixed flow rates, except for expensive pumps and valves.
27
82458
4459
avec des débits fixes, sauf
quelques vannes et pompes coûteuses.
quelques vannes et pompes coûteuses.
01:38
We bury them in the ground.
28
86917
1291
On les enterre.
01:40
If anything changes -- if the environment changes,
29
88208
2621
Si quoi que ce soit change,
si l'environnement change,
si l'environnement change,
01:42
the ground moves, or demand changes --
30
90829
2637
le sol bouge, ou la demande change,
01:45
we have to start from scratch and take them out and replace them.
31
93466
4250
il faut tout refaire,
les retirer et les remplacer.
les retirer et les remplacer.
01:49
So I'd like to propose that we can combine those two worlds,
32
97716
3368
J'aimerais proposer qu'on combine ces deux mondes,
01:53
that we can combine the world of the nanoscale programmable adaptive materials
33
101084
5171
qu'on combine le monde des matériaux adaptifs programmables de l'échelle nanotechnologique
01:58
and the built environment.
34
106255
1677
et l'environnement du bâtiment.
01:59
And I don't mean automated machines.
35
107932
2186
Je ne parle pas simplement d'automates,
02:02
I don't just mean smart machines that replace humans.
36
110118
2459
de machines intelligentes
qui remplacent les humains.
qui remplacent les humains.
02:04
But I mean programmable materials that build themselves.
37
112577
3884
Je parle de matériaux programmables
qui se contruisent eux-mêmes.
qui se contruisent eux-mêmes.
02:08
And that's called self-assembly,
38
116461
2056
Ça s'appelle l'auto-assemblage,
02:10
which is a process by which disordered parts build an ordered structure
39
118517
4517
processus par lequel des pièces désordonnées
construisent une structure ordonnée
construisent une structure ordonnée
02:15
through only local interaction.
40
123034
2493
à travers une interaction uniquement locale.
02:17
So what do we need if we want to do this at the human scale?
41
125527
3175
Alors, que faut-il pour que ce soit possible
à l'échelle humaine ?
à l'échelle humaine ?
02:20
We need a few simple ingredients.
42
128702
1975
Il nous faut quelques ingrédients simples.
02:22
The first ingredient is materials and geometry,
43
130677
2839
Tout d'abord,
les matériaux et la géométrie,
les matériaux et la géométrie,
02:25
and that needs to be tightly coupled with the energy source.
44
133516
3469
et il faut qu'ils soient étroitement liés
à la source d'énergie.
à la source d'énergie.
02:28
And you can use passive energy --
45
136985
1658
On peut recourir à l'énergie passive :
02:30
so heat, shaking, pneumatics, gravity, magnetics.
46
138643
4684
chaleur, secousse, gaz, gravité, magnétisme.
02:35
And then you need smartly designed interactions.
47
143327
3075
Ensuite, il faut des interactions
intelligemment conçues.
intelligemment conçues.
02:38
And those interactions allow for error correction,
48
146402
2133
Des interactions qui permettent
la correction des erreurs,
la correction des erreurs,
02:40
and they allow the shapes to go from one state to another state.
49
148535
4000
et qui permettent aux formes
de passer d'un état à l'autre.
de passer d'un état à l'autre.
02:44
So now I'm going to show you a number of projects that we've built,
50
152535
3232
Maintenant, je vais vous montrer
quelques projets de notre conception,
quelques projets de notre conception,
02:47
from one-dimensional, two-dimensional, three-dimensional
51
155767
3284
à partir de systèmes à une, deux, trois
02:51
and even four-dimensional systems.
52
159051
3067
et même quatre dimensions.
02:54
So in one-dimensional systems --
53
162118
1886
Pour les systèmes à une dimension,
02:56
this is a project called the self-folding proteins.
54
164004
2907
voici un projet intitulé protéines auto-pliantes.
02:58
And the idea is that you take the three-dimensional structure of a protein --
55
166911
4707
L'idée est de prendre
la structure tridimensionnelle d'une protéine,
la structure tridimensionnelle d'une protéine,
03:03
in this case it's the crambin protein --
56
171618
2681
ici la protéine du crambin.
03:06
you take the backbone -- so no cross-linking, no environmental interactions --
57
174299
3646
On prend le squelette, sans ramification
ni interaction avec l'environnement,
ni interaction avec l'environnement,
03:09
and you break that down into a series of components.
58
177945
3151
et on le décompose en une série de composants.
03:13
And then we embed elastic.
59
181096
2274
Puis, on incorpore élastique.
03:15
And when I throw this up into the air and catch it,
60
183370
2341
Et quand je lance ça en l'air et je le rattrape,
03:17
it has the full three-dimensional structure of the protein, all of the intricacies.
61
185711
4851
il a la structure tridimensionnelle complète
de la protéine, avec toutes ses complexités.
de la protéine, avec toutes ses complexités.
03:22
And this gives us a tangible model
62
190562
2100
Et ça nous donne un modèle tangible
03:24
of the three-dimensional protein and how it folds
63
192662
3734
de la protéine en trois dimensions
et de comment elle se plie
et de comment elle se plie
03:28
and all of the intricacies of the geometry.
64
196396
2284
et de toutes les complexités de la géométrie.
03:30
So we can study this as a physical, intuitive model.
65
198680
3448
Nous pouvons donc étudier cela
comme modèle physique intuitif.
comme modèle physique intuitif.
03:34
And we're also translating that into two-dimensional systems --
66
202128
2802
Nous transposons cela aussi
en systèmes bidimensionnels :
en systèmes bidimensionnels :
03:36
so flat sheets that can self-fold into three-dimensional structures.
67
204930
4299
des feuilles plates qui peuvent
se plier en structures tridimensionnelles.
se plier en structures tridimensionnelles.
03:41
In three dimensions, we did a project last year at TEDGlobal
68
209229
4453
En trois dimensions, nous avons réalisé un projet l'année dernière à TEDGlobal
03:45
with Autodesk and Arthur Olson
69
213682
1964
avec Autodesk et Arthur Olson
03:47
where we looked at autonomous parts --
70
215646
1698
dans lequel nous nous sommes penchés
sur des pièces autonomes :
sur des pièces autonomes :
03:49
so individual parts not pre-connected that can come together on their own.
71
217344
4319
des pièces individuelles non préconnectées
qui se rassemblent toutes seules.
qui se rassemblent toutes seules.
03:53
And we built 500 of these glass beakers.
72
221663
2766
Nous avons fabriqué 500 béchers en verre
comme ceux-ci.
comme ceux-ci.
03:56
They had different molecular structures inside
73
224429
2467
Ils contenaient des structures
moléculaires différentes
moléculaires différentes
03:58
and different colors that could be mixed and matched.
74
226896
2224
et des couleurs différentes,
qui pouvaient être mélangées et associées.
qui pouvaient être mélangées et associées.
04:01
And we gave them away to all the TEDsters.
75
229120
2249
Et nous les avons données à tous les TEDsters.
04:03
And so these became intuitive models
76
231369
2501
Elles ont servi de modèles intuitifs
04:05
to understand how molecular self-assembly works at the human scale.
77
233870
3492
pour comprendre comment l'auto-assemblage moléculaire fonctionne à l'échelle humaine.
04:09
This is the polio virus.
78
237362
1817
Voici le virus de la polio.
04:11
You shake it hard and it breaks apart.
79
239179
1932
Secouez-le fermement et il se délite.
04:13
And then you shake it randomly
80
241111
1446
Ensuite, secouez-le de manière aléatoire
04:14
and it starts to error correct and built the structure on its own.
81
242557
3504
et il commence à corriger les erreurs
et à construire la structure tout seul.
et à construire la structure tout seul.
04:18
And this is demonstrating that through random energy,
82
246061
2967
Ce qui démontre que par l'énergie aléatoire
04:21
we can build non-random shapes.
83
249028
4628
on peut créer des formes non-aléatoires.
04:25
We even demonstrated that we can do this at a much larger scale.
84
253656
3524
Nous avons même démontré que nous pouvons
faire ça à une échelle bien supérieure.
faire ça à une échelle bien supérieure.
04:29
Last year at TED Long Beach,
85
257180
2154
L'année dernière, à TED Long Beach,
04:31
we built an installation that builds installations.
86
259334
3211
nous avons construit une installlation
qui construit des installations.
qui construit des installations.
04:34
The idea was, could we self-assemble furniture-scale objects?
87
262545
3537
L'idée était : peut-on auto-assembler
des objets de la taille de meubles ?
des objets de la taille de meubles ?
04:38
So we built a large rotating chamber,
88
266082
2501
Nous avons donc contruit
une grande pièce rotative.
une grande pièce rotative.
04:40
and people would come up and spin the chamber faster or slower,
89
268583
3213
Les gens venaient et faisaient tourner
la pièce plus ou moins vite,
la pièce plus ou moins vite,
04:43
adding energy to the system
90
271796
1585
ajoutant de l'énergie au système
04:45
and getting an intuitive understanding of how self-assembly works
91
273381
3446
et comprenant par intuition
comment fonctionne l'auto-assemblage
comment fonctionne l'auto-assemblage
04:48
and how we could use this
92
276827
1379
et comment on peut l'utiliser
04:50
as a macroscale construction or manufacturing technique for products.
93
278206
4746
comme technique dans le bâtiment
ou la manufacture de produits.
ou la manufacture de produits.
04:54
So remember, I said 4D.
94
282952
1667
Rappelez-vous : j'ai parlé de 4D.
04:56
So today for the first time, we're unveiling a new project,
95
284619
3695
Aujourd'hui, pour la première fois,
nous dévoilons un nouveau projet,
nous dévoilons un nouveau projet,
05:00
which is a collaboration with Stratasys,
96
288314
1886
une collaboration avec Stratasys,
05:02
and it's called 4D printing.
97
290200
1835
qui s'intitule Impression 4D.
05:04
The idea behind 4D printing
98
292035
1960
L'idée derrière Impression 4D
05:05
is that you take multi-material 3D printing --
99
293995
3000
est de prendre l'impression 3D à matériaux multiples,
05:08
so you can deposit multiple materials --
100
296995
2189
afin de pouvoir y mettre plusieurs matériaux,
05:11
and you add a new capability,
101
299184
1884
et d'y ajouter une nouvelle capacité :
05:13
which is transformation,
102
301068
1866
la transformation.
05:14
that right off the bed,
103
302934
1317
Dès qu'elles sortent,
05:16
the parts can transform from one shape to another shape directly on their own.
104
304251
4327
les pièces peuvent se transformer d'une forme
à une autre, directement, toutes seules.
à une autre, directement, toutes seules.
05:20
And this is like robotics without wires or motors.
105
308578
3500
C'est comme de la robotique
sans fils ni moteurs.
sans fils ni moteurs.
05:24
So you completely print this part,
106
312078
1651
Vous imprimez cette pièce,
05:25
and it can transform into something else.
107
313729
2804
et elle peut se transformer en autre chose.
05:28
We also worked with Autodesk on a software they're developing called Project Cyborg.
108
316533
4961
Nous avons également travaillé avec Autodesk sur un logiciel qu'ils développent intitulé Projet Cyborg.
05:33
And this allows us to simulate this self-assembly behavior
109
321494
3123
Celui-ci nous permet de simuler
le comportement d'auto-assemblage
le comportement d'auto-assemblage
05:36
and try to optimize which parts are folding when.
110
324617
3202
et d'essayer d'optimiser le moment
où se plie telle ou telle pièce.
où se plie telle ou telle pièce.
05:39
But most importantly, we can use this same software
111
327819
2730
Mais le plus important,
c'est qu'on peut utiliser ce même logiciel
c'est qu'on peut utiliser ce même logiciel
05:42
for the design of nanoscale self-assembly systems
112
330549
2908
pour concevoir des systèmes d'auto-assemblage
à l'échelle nano
à l'échelle nano
05:45
and human scale self-assembly systems.
113
333457
2843
et des systèmes d'auto-assemblage
à l'échelle humaine.
à l'échelle humaine.
05:48
These are parts being printed with multi-material properties.
114
336300
3513
Il s'agit de pièces imprimées
avec des propriétés de multiples matériaux.
avec des propriétés de multiples matériaux.
05:51
Here's the first demonstration.
115
339813
1717
Voici la première démonstration.
05:53
A single strand dipped in water
116
341530
1904
Une chaîne simple trempée dans l'eau
05:55
that completely self-folds on its own
117
343434
2349
qui s'auto-plie entièrement toute seule
05:57
into the letters M I T.
118
345783
3918
pour former les lettre M.I.T.
06:01
I'm biased.
119
349701
1822
Je suis influencé.
06:03
This is another part, single strand, dipped in a bigger tank
120
351523
3449
Voici une autre pièce, une chaîne simple,
trempée dans un bac plus grand,
trempée dans un bac plus grand,
06:06
that self-folds into a cube, a three-dimensional structure, on its own.
121
354972
4623
qui se plie toute seule en forme de cube,
structure tridimensionnelle.
structure tridimensionnelle.
06:11
So no human interaction.
122
359595
1851
Pas d'interaction humaine.
06:13
And we think this is the first time
123
361446
1889
Il nous semble que c'est la première fois
06:15
that a program and transformation
124
363335
2247
qu'un programme et une transformation
06:17
has been embedded directly into the materials themselves.
125
365582
3250
ont été incorporés directement
aux matériaux eux-mêmes.
aux matériaux eux-mêmes.
06:20
And it also might just be the manufacturing technique
126
368832
2730
Et il se pourrait bien
que ce soit la technique de production
que ce soit la technique de production
06:23
that allows us to produce more adaptive infrastructure in the future.
127
371562
4134
qui nous permettra de produire des infrastructures plus adaptatives à l'avenir.
06:27
So I know you're probably thinking,
128
375696
1186
Je sais, vous vous dites sans doute
06:28
okay, that's cool, but how do we use any of this stuff for the built environment?
129
376882
4232
que c'est bien beau, mais comment on utilise
tout ça dans le domaine du bâtiment.
tout ça dans le domaine du bâtiment.
06:33
So I've started a lab at MIT,
130
381114
2255
Alors, j'ai lancé un labo au MIT
06:35
and it's called the Self-Assembly Lab.
131
383369
1882
qui s'appelle le Self-Assembly Lab,
Labo d'auto-assemblage.
Labo d'auto-assemblage.
06:37
And we're dedicated to trying to develop programmable materials
132
385251
3144
On se consacre à essayer
de développer des matériaux programmables
de développer des matériaux programmables
06:40
for the built environment.
133
388395
1191
pour le bâtiment.
06:41
And we think there's a few key sectors
134
389586
1963
Il nous semble qu'il y a quelques secteurs clés
06:43
that have fairly near-term applications.
135
391549
2314
dans lesquels les applications
s'envisagent à relativement court terme.
s'envisagent à relativement court terme.
06:45
One of those is in extreme environments.
136
393863
2055
Un de ces secteurs est celui
des conditions extrêmes.
des conditions extrêmes.
06:47
These are scenarios where it's difficult to build,
137
395918
2546
Il s'agit de scénarios où construire est difficile,
06:50
our current construction techniques don't work,
138
398464
2488
où nos techniques de construction
actuelles ne marchent pas :
actuelles ne marchent pas :
06:52
it's too large, it's too dangerous, it's expensive, too many parts.
139
400952
3560
trop grand, trop dangereux,
trop coûteux, trop de pièces.
trop coûteux, trop de pièces.
06:56
And space is a great example of that.
140
404512
2367
L'espace en est un exemple parfait.
06:58
We're trying to design new scenarios for space
141
406879
2366
Nous tentons de concevoir des scénarios nouveaux
pour l'espace
pour l'espace
07:01
that have fully reconfigurable and self-assembly structures
142
409245
3300
avec des structures totalement reconfigurables
et auto-assemblantes
et auto-assemblantes
07:04
that can go from highly functional systems from one to another.
143
412545
3690
qui peuvent passer d'un système
hautement fonctionnel à un autre.
hautement fonctionnel à un autre.
07:08
Let's go back to infrastructure.
144
416235
2111
Revenons à l'infrastructure.
07:10
In infrastructure, we're working with a company out of Boston called Geosyntec.
145
418346
3899
Dans ce domaine, nous travaillons avec une entreprise près de Boston qui s'appelle Geosyntec.
07:14
And we're developing a new paradigm for piping.
146
422245
2800
Et nous développons un nouveau paradigme
de canalisations.
de canalisations.
07:17
Imagine if water pipes could expand or contract
147
425045
3623
Imaginez que les canalisations d'eau
puissent se dilater ou se contracter
puissent se dilater ou se contracter
07:20
to change capacity or change flow rate,
148
428668
2750
afin de changer de capacité ou de débit,
07:23
or maybe even undulate like peristaltics to move the water themselves.
149
431418
4534
ou même onduler comme des péristaltiques
pour déplacer l'eau elles-mêmes.
pour déplacer l'eau elles-mêmes.
07:27
So this isn't expensive pumps or valves.
150
435952
2610
Il ne s'agit pas de pompes ou de vannes coûteuses.
07:30
This is a completely programmable and adaptive pipe on its own.
151
438562
4283
C'est une canalisation entièrement programmable
et adaptable en elle-même.
et adaptable en elle-même.
07:34
So I want to remind you today
152
442845
1815
Je souhaite donc vous rappeler aujourd'hui
07:36
of the harsh realities of assembly in our world.
153
444660
3384
la dure réalité de l'assemblage en ce monde.
07:40
These are complex things built with complex parts
154
448044
3465
Voici des objets complexes
faits de pièces complexes
faits de pièces complexes
07:43
that come together in complex ways.
155
451509
2785
assemblées de manières complexes.
07:46
So I would like to invite you from whatever industry you're from
156
454294
3199
J'aimerais donc vous inviter,
quelque que soit l'industrie dont vous êtes issus,
quelque que soit l'industrie dont vous êtes issus,
07:49
to join us in reinventing and reimagining the world,
157
457493
4053
à vous joindre à nous dans cette réinvention
et réimagination du monde,
et réimagination du monde,
07:53
how things come together from the nanoscale to the human scale,
158
461546
3699
et de la manière dont on assemble les choses,
de l'échelle nano à l'échelle humaine,
de l'échelle nano à l'échelle humaine,
07:57
so that we can go from a world like this
159
465245
3075
de façon à passer d'un monde comme celui-ci
08:00
to a world that's more like this.
160
468320
2950
à un monde plutôt comme celui-ci.
08:12
Thank you.
161
480632
1910
Merci.
08:14
(Applause)
162
482542
2301
(Applaudissements)
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