TED2013
Skylar Tibbits: The emergence of "4D printing"
Skylar Tibbits: La nascita della "stampa in 4D"
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La stampa in 3D è diventata sempre più sofisticata dalla fine degli anni '70. Il nostro TED Fellow Skylar Tibbits sta dando forma allo sviluppo successivo, che lui stesso chiama stampa in 4D, in cui la quarta dimensione è il tempo. Questa tecnologia emergente ci permetterà di stampare oggetti che si rimodellano da soli o che si autoassemblano nel tempo. Immaginate un cubo stampato che si piega sotto i vostri occhi, o un tubo capace di percepire la necessità di espandersi o contrarsi.
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
Questo sono io che costruisco un prototipo
00:15
for six hours straight.
1
3116
2920
per sei ore di fila.
00:18
This is slave labor to my own project.
2
6036
3921
Questo è lavoro da schiavo per il mio progetto.
00:21
This is what the DIY and maker movements really look like.
3
9957
4990
Qui potete vedere com'è veramente il movimento dei maker e del DIY [Fai da te].
00:26
And this is an analogy for today's construction and manufacturing world
4
14947
4766
Ed è un'analogia per il mondo manifatturiero
e delle costruzioni di oggi
e delle costruzioni di oggi
00:31
with brute-force assembly techniques.
5
19713
2788
con tecniche di assemblaggio
di semplice manodopera.
di semplice manodopera.
00:34
And this is exactly why I started studying
6
22501
2834
Ed è per questo che ho iniziato a studiare
00:37
how to program physical materials to build themselves.
7
25335
4269
come programmare materiali fisici
che si autocostruiscono.
che si autocostruiscono.
00:41
But there is another world.
8
29604
1760
Ma c'è un altro mondo.
00:43
Today at the micro- and nanoscales,
9
31364
1995
Oggigiorno, su micro e nano-scala,
00:45
there's an unprecedented revolution happening.
10
33359
2751
sta avvenendo una rivoluzione mai vista prima.
00:48
And this is the ability to program physical and biological materials
11
36110
4132
Riguarda l'abilità nel programmare
materiali fisici e biologici
materiali fisici e biologici
00:52
to change shape, change properties
12
40242
2724
in grado di cambiare forma, proprietà
00:54
and even compute outside of silicon-based matter.
13
42966
2986
e addirittura calcolare al di fuori
dalla materia a base di silicone.
dalla materia a base di silicone.
00:57
There's even a software called cadnano
14
45952
2507
C'è anche un software chiamato cadnano
01:00
that allows us to design three-dimensional shapes
15
48459
2783
che ci permette di disegnare forme tridimensionali
01:03
like nano robots or drug delivery systems
16
51242
3084
come nano robot o sistemi di consegna farmaci
01:06
and use DNA to self-assemble those functional structures.
17
54326
4303
e usa il DNA per auto-assemblare
queste strutture funzionali.
queste strutture funzionali.
01:10
But if we look at the human scale,
18
58629
2073
Ma se guardiamo su scala umana,
01:12
there's massive problems that aren't being addressed
19
60702
3056
ci sono molti problemi che le nanotecnologie
01:15
by those nanoscale technologies.
20
63758
2368
non stanno ancora affrontando.
01:18
If we look at construction and manufacturing,
21
66126
2099
Se guardiamo l'edilizia e il settore manifatturiero,
01:20
there's major inefficiencies, energy consumption
22
68225
4193
ci sono rilevanti inefficienze, consumo di energia
01:24
and excessive labor techniques.
23
72418
2327
e tecniche di lavoro eccessive.
01:26
In infrastructure, let's just take one example.
24
74745
2505
Facciamo un esempio in infrastruttura.
01:29
Take piping.
25
77250
1483
Prendiamo il sistema idraulico.
01:30
In water pipes, we have fixed-capacity water pipes
26
78733
3725
Nel sistema idraulico,
abbiamo tubazioni dalla capacità fissa
abbiamo tubazioni dalla capacità fissa
01:34
that have fixed flow rates, except for expensive pumps and valves.
27
82458
4459
che hanno un flusso fisso,
salvo le tubazioni e le valvole costose.
salvo le tubazioni e le valvole costose.
01:38
We bury them in the ground.
28
86917
1291
Le sotterriamo.
01:40
If anything changes -- if the environment changes,
29
88208
2621
Se qualcosa cambia - se l'ambiente cambia,
01:42
the ground moves, or demand changes --
30
90829
2637
se il terreno si muove, o se cambiano le necessità -
01:45
we have to start from scratch and take them out and replace them.
31
93466
4250
dobbiamo ripartire da zero,
rimuoverle e sostituirle.
rimuoverle e sostituirle.
01:49
So I'd like to propose that we can combine those two worlds,
32
97716
3368
Vorrei cercare di combinare questi due mondi,
01:53
that we can combine the world of the nanoscale programmable adaptive materials
33
101084
5171
cioè il mondo dei nanomateriali
adattativi programmabili
adattativi programmabili
01:58
and the built environment.
34
106255
1677
e l'ambiente che costruiamo.
01:59
And I don't mean automated machines.
35
107932
2186
E non mi riferisco a macchine automatizzate.
02:02
I don't just mean smart machines that replace humans.
36
110118
2459
Non mi riferisco solo a macchine intelligenti
che sostituiscono l'uomo.
che sostituiscono l'uomo.
02:04
But I mean programmable materials that build themselves.
37
112577
3884
Mi riferisco a materiali programmabili
che si costruiscono da soli.
che si costruiscono da soli.
02:08
And that's called self-assembly,
38
116461
2056
Si chiama auto-assemblaggio,
02:10
which is a process by which disordered parts build an ordered structure
39
118517
4517
un processo mediante il quale le parti disordinate costruiscono una struttura ordinata
02:15
through only local interaction.
40
123034
2493
solo attraverso l'interazione locale.
02:17
So what do we need if we want to do this at the human scale?
41
125527
3175
Di cosa abbiamo bisogno
se vogliamo realizzarlo su scala umana?
se vogliamo realizzarlo su scala umana?
02:20
We need a few simple ingredients.
42
128702
1975
Abbiamo bisogno di alcuni ingredienti semplici.
02:22
The first ingredient is materials and geometry,
43
130677
2839
Il primo ingrediente sono materiali e geometria,
02:25
and that needs to be tightly coupled with the energy source.
44
133516
3469
e devono essere strettamente correlati
con le fonti di energia.
con le fonti di energia.
02:28
And you can use passive energy --
45
136985
1658
Si può usare energia passiva -
02:30
so heat, shaking, pneumatics, gravity, magnetics.
46
138643
4684
quindi calore, vibrazione,
aria compressa, gravità, magnetismo.
aria compressa, gravità, magnetismo.
02:35
And then you need smartly designed interactions.
47
143327
3075
Poi servono interazioni progettate in modo intelligente.
02:38
And those interactions allow for error correction,
48
146402
2133
Queste interazioni permettono di correggere errori,
02:40
and they allow the shapes to go from one state to another state.
49
148535
4000
e fanno sì che le forme possano passare
da uno stato all'altro.
da uno stato all'altro.
02:44
So now I'm going to show you a number of projects that we've built,
50
152535
3232
Perciò ora vi mostrerò una serie di progetti
che abbiamo sviluppato,
che abbiamo sviluppato,
02:47
from one-dimensional, two-dimensional, three-dimensional
51
155767
3284
da sistemi unidimensionali, bidimensionali, tridimensionali
02:51
and even four-dimensional systems.
52
159051
3067
e anche quadridimensionali.
02:54
So in one-dimensional systems --
53
162118
1886
Nei sistemi unidimensionali -
02:56
this is a project called the self-folding proteins.
54
164004
2907
si tratta di un progetto chiamato
proteine che si auto-avvolgono.
proteine che si auto-avvolgono.
02:58
And the idea is that you take the three-dimensional structure of a protein --
55
166911
4707
L'idea è di prendere la struttura tridimensionale
di una proteina,
di una proteina,
03:03
in this case it's the crambin protein --
56
171618
2681
in questo caso la crambina,
03:06
you take the backbone -- so no cross-linking, no environmental interactions --
57
174299
3646
si prende la struttura portante
- senza legami incrociati né interazioni ambientali -
- senza legami incrociati né interazioni ambientali -
03:09
and you break that down into a series of components.
58
177945
3151
e la si spezza in una serie di componenti.
03:13
And then we embed elastic.
59
181096
2274
Poi si inserisce un elastico.
03:15
And when I throw this up into the air and catch it,
60
183370
2341
E quando lo lancio in aria e lo prendo,
03:17
it has the full three-dimensional structure of the protein, all of the intricacies.
61
185711
4851
ha la struttura tridimensionale completa della proteina,
tutti gli intrecci.
tutti gli intrecci.
03:22
And this gives us a tangible model
62
190562
2100
E questo ci dà un modello tangibile
03:24
of the three-dimensional protein and how it folds
63
192662
3734
della proteina tridimensionale e come si avvolge
03:28
and all of the intricacies of the geometry.
64
196396
2284
e tutte gli intrecci della geometria.
03:30
So we can study this as a physical, intuitive model.
65
198680
3448
Così possiamo studiarlo
come un modello fisico e intuitivo.
come un modello fisico e intuitivo.
03:34
And we're also translating that into two-dimensional systems --
66
202128
2802
E lo stiamo traducendo anche in sistemi bidimensionali,
03:36
so flat sheets that can self-fold into three-dimensional structures.
67
204930
4299
così che dei fogli piani possono auto-avvolgersi
in strutture tridimensionali.
in strutture tridimensionali.
03:41
In three dimensions, we did a project last year at TEDGlobal
68
209229
4453
A tre dimensioni, l'anno scorso al TEDGlobal
abbiamo realizzato un progetto
abbiamo realizzato un progetto
03:45
with Autodesk and Arthur Olson
69
213682
1964
con Autodesk e Arthur Olson
03:47
where we looked at autonomous parts --
70
215646
1698
in cui abbiamo considerato le parti autonome -
03:49
so individual parts not pre-connected that can come together on their own.
71
217344
4319
quindi parti individuali non collegate prima
che possono collegarsi da sole.
che possono collegarsi da sole.
03:53
And we built 500 of these glass beakers.
72
221663
2766
E abbiamo costruito 500 di queste coppe di vetro.
03:56
They had different molecular structures inside
73
224429
2467
Hanno diverse trutture molecolari al loro interno
03:58
and different colors that could be mixed and matched.
74
226896
2224
e diversi colori che possono essere mescolati e abbinati.
04:01
And we gave them away to all the TEDsters.
75
229120
2249
E li abbiamo dati a tutti i TEDsters.
04:03
And so these became intuitive models
76
231369
2501
E così sono diventati dei modelli intuitivi
04:05
to understand how molecular self-assembly works at the human scale.
77
233870
3492
per capire come funziona l'auto-assemblaggio
molecolare su scala umana.
molecolare su scala umana.
04:09
This is the polio virus.
78
237362
1817
Questo è il virus della polio.
04:11
You shake it hard and it breaks apart.
79
239179
1932
Se lo scuotete forte, si spezza.
04:13
And then you shake it randomly
80
241111
1446
E se poi lo scuotete in modo casuale,
04:14
and it starts to error correct and built the structure on its own.
81
242557
3504
comincia a correggere l'errore
e a costruire la struttura da solo.
e a costruire la struttura da solo.
04:18
And this is demonstrating that through random energy,
82
246061
2967
Ciò dimostra che attraverso dell'energia casuale,
04:21
we can build non-random shapes.
83
249028
4628
possiamo costruire delle forme non casuali.
04:25
We even demonstrated that we can do this at a much larger scale.
84
253656
3524
Abbiamo anche dimostrato che possiamo farlo
su una scala molto più grande.
su una scala molto più grande.
04:29
Last year at TED Long Beach,
85
257180
2154
L'anno scorso a TED Long Beach,
04:31
we built an installation that builds installations.
86
259334
3211
abbiamo costruito un'installazione
che costruisce installazioni.
che costruisce installazioni.
04:34
The idea was, could we self-assemble furniture-scale objects?
87
262545
3537
L'idea era, possiamo auto-assemblare
oggetti in scala reale?
oggetti in scala reale?
04:38
So we built a large rotating chamber,
88
266082
2501
Abbiamo costruito un'ampia camera rotante
04:40
and people would come up and spin the chamber faster or slower,
89
268583
3213
e la gente veniva e la faceva andare
più veloce o più lenta,
più veloce o più lenta,
04:43
adding energy to the system
90
271796
1585
aggiungendo energia al sistema
04:45
and getting an intuitive understanding of how self-assembly works
91
273381
3446
e ottenendo una comprensione intuitiva
di come funziona l'auto-assemblaggio
di come funziona l'auto-assemblaggio
04:48
and how we could use this
92
276827
1379
e come si potrebbe usare
04:50
as a macroscale construction or manufacturing technique for products.
93
278206
4746
come tecnica di costruzione o produzione
di prodotti su macroscala.
di prodotti su macroscala.
04:54
So remember, I said 4D.
94
282952
1667
Ricordate che ho menzionato il 4D.
04:56
So today for the first time, we're unveiling a new project,
95
284619
3695
Oggi, per la prima volta, sveleremo un nuovo progetto,
05:00
which is a collaboration with Stratasys,
96
288314
1886
in collaborazione con Stratasys,
05:02
and it's called 4D printing.
97
290200
1835
e si chiama stampa in 4D.
05:04
The idea behind 4D printing
98
292035
1960
L'idea dietro la stampa in 4D
05:05
is that you take multi-material 3D printing --
99
293995
3000
è che si prende la stampa 3D multimateriale -
05:08
so you can deposit multiple materials --
100
296995
2189
in modo da poter depositare materiali diversi -
05:11
and you add a new capability,
101
299184
1884
e si aggiunge una nuova capacità:
05:13
which is transformation,
102
301068
1866
la trasformazione,
05:14
that right off the bed,
103
302934
1317
ovvero, che le parti
05:16
the parts can transform from one shape to another shape directly on their own.
104
304251
4327
possano trasformarsi da una forma
in un'altra direttamente da sole.
in un'altra direttamente da sole.
05:20
And this is like robotics without wires or motors.
105
308578
3500
È come la robotica, senza fili o motori.
05:24
So you completely print this part,
106
312078
1651
Quindi si stampa completamente questa parte
05:25
and it can transform into something else.
107
313729
2804
ed si può trasformare in qualcos'altro.
05:28
We also worked with Autodesk on a software they're developing called Project Cyborg.
108
316533
4961
Abbiamo lavorato anche con Autodesk su un software
che stanno sviluppando chiamato Project Cyborg.
che stanno sviluppando chiamato Project Cyborg.
05:33
And this allows us to simulate this self-assembly behavior
109
321494
3123
Questo ci permette di simulare il comportamento
di auto-assemblaggio
di auto-assemblaggio
05:36
and try to optimize which parts are folding when.
110
324617
3202
e di cercare di ottimizzare quali parti
si avvolgono, e quando.
si avvolgono, e quando.
05:39
But most importantly, we can use this same software
111
327819
2730
Ma soprattutto, possiamo usare lo stesso software
05:42
for the design of nanoscale self-assembly systems
112
330549
2908
per la configurazione di sistemi di auto-assemblaggio
sia su nanoscala
sia su nanoscala
05:45
and human scale self-assembly systems.
113
333457
2843
che su scala umana.
05:48
These are parts being printed with multi-material properties.
114
336300
3513
Queste sono parti che vengono stampate
con proprietà multimateriali.
con proprietà multimateriali.
05:51
Here's the first demonstration.
115
339813
1717
Ecco la prima dimostrazione.
05:53
A single strand dipped in water
116
341530
1904
Un singolo trefolo immerso nell'acqua
05:55
that completely self-folds on its own
117
343434
2349
si avvolge completamente da solo
05:57
into the letters M I T.
118
345783
3918
formando le lettere M I T.
06:01
I'm biased.
119
349701
1822
Sono di parte.
06:03
This is another part, single strand, dipped in a bigger tank
120
351523
3449
Questa è un'altra parte, un singolo trefolo,
immerso in un contenitore più grande,
immerso in un contenitore più grande,
06:06
that self-folds into a cube, a three-dimensional structure, on its own.
121
354972
4623
che si auto-avvolge formando un cubo,
una struttura tridimensionale.
una struttura tridimensionale.
06:11
So no human interaction.
122
359595
1851
Senza interazione umana.
06:13
And we think this is the first time
123
361446
1889
Crediamo che questa sia la prima volta
06:15
that a program and transformation
124
363335
2247
che un programma e una trasformazione
06:17
has been embedded directly into the materials themselves.
125
365582
3250
siano stati inseriti direttamente nei materiali stessi.
06:20
And it also might just be the manufacturing technique
126
368832
2730
E potrebbe diventare la tecnica di manifattura
06:23
that allows us to produce more adaptive infrastructure in the future.
127
371562
4134
che ci consente di produrre infrastrutture
più adattative in futuro.
più adattative in futuro.
06:27
So I know you're probably thinking,
128
375696
1186
Probabilmente state pensando,
06:28
okay, that's cool, but how do we use any of this stuff for the built environment?
129
376882
4232
bene, è fantastico ma, come possiamo utilizzare
queste cose per l'ambiente costruito?
queste cose per l'ambiente costruito?
06:33
So I've started a lab at MIT,
130
381114
2255
Ho aperto un laboratorio al MIT
06:35
and it's called the Self-Assembly Lab.
131
383369
1882
chiamato Laboratorio di Auto-Assemblaggio.
06:37
And we're dedicated to trying to develop programmable materials
132
385251
3144
Ci occupiamo di sviluppo di materiali programmabili
06:40
for the built environment.
133
388395
1191
per l'ambiente costruito.
06:41
And we think there's a few key sectors
134
389586
1963
E crediamo che ci siano alcuni settori chiave
06:43
that have fairly near-term applications.
135
391549
2314
che avranno applicazioni a breve.
06:45
One of those is in extreme environments.
136
393863
2055
Una di queste sarà in ambienti estremi.
06:47
These are scenarios where it's difficult to build,
137
395918
2546
Ci sono degli scenari dove è difficile costruire,
06:50
our current construction techniques don't work,
138
398464
2488
le nostre attuali tecniche di costruzione non funzionano,
06:52
it's too large, it's too dangerous, it's expensive, too many parts.
139
400952
3560
è troppo grande, troppo pericoloso, è costoso,
ci sono troppe componenti.
ci sono troppe componenti.
06:56
And space is a great example of that.
140
404512
2367
E lo spazio ne è un ottimo esempio.
06:58
We're trying to design new scenarios for space
141
406879
2366
Stiamo cercando di progettare
nuovi scenari per lo spazio
nuovi scenari per lo spazio
07:01
that have fully reconfigurable and self-assembly structures
142
409245
3300
che abbiano strutture riconfigurabili e auto-assemblanti,
07:04
that can go from highly functional systems from one to another.
143
412545
3690
che possano passare da un sistema
altamente funzionante all'altro.
altamente funzionante all'altro.
07:08
Let's go back to infrastructure.
144
416235
2111
Torniamo all'infrastruttura.
07:10
In infrastructure, we're working with a company out of Boston called Geosyntec.
145
418346
3899
Nelle infrastrutture, stiamo lavorando
con un'azienda di Boston chiamata Geosyntec.
con un'azienda di Boston chiamata Geosyntec.
07:14
And we're developing a new paradigm for piping.
146
422245
2800
E stiamo sviluppando un nuovo paradigma
per il sistema idraulico.
per il sistema idraulico.
07:17
Imagine if water pipes could expand or contract
147
425045
3623
Immaginate che le tubazioni potessero
espandersi e contrarsi
espandersi e contrarsi
07:20
to change capacity or change flow rate,
148
428668
2750
per modificare la capacità o la portata di flusso,
07:23
or maybe even undulate like peristaltics to move the water themselves.
149
431418
4534
o forse anche muoversi a ritmo peristaltico
per far scorrere l'acqua da sole.
per far scorrere l'acqua da sole.
07:27
So this isn't expensive pumps or valves.
150
435952
2610
Questo non significa pompe o valvole costose.
07:30
This is a completely programmable and adaptive pipe on its own.
151
438562
4283
Si tratta di un tipo di tubazione adattativa
completamente programmabile.
completamente programmabile.
07:34
So I want to remind you today
152
442845
1815
Così oggi voglio ricordarvi
07:36
of the harsh realities of assembly in our world.
153
444660
3384
la dura realtà dell'assemblaggio nel nostro mondo.
07:40
These are complex things built with complex parts
154
448044
3465
Sono cose complesse costruite con parti complesse
07:43
that come together in complex ways.
155
451509
2785
che vengono assemblate in modi complessi.
07:46
So I would like to invite you from whatever industry you're from
156
454294
3199
Perciò, qualunque industria voi rappresentiate,
vorrei invitarvi
vorrei invitarvi
07:49
to join us in reinventing and reimagining the world,
157
457493
4053
a unirvi a noi nel reinventare e reimmaginare il mondo,
07:53
how things come together from the nanoscale to the human scale,
158
461546
3699
come le cose possono essere realizzate
sia su nanoscala che su scala umana,
sia su nanoscala che su scala umana,
07:57
so that we can go from a world like this
159
465245
3075
in modo che possiamo passare
da un mondo come questo
da un mondo come questo
08:00
to a world that's more like this.
160
468320
2950
a un mondo più simile a questo.
08:12
Thank you.
161
480632
1910
Grazie.
08:14
(Applause)
162
482542
2301
(Applausi)
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