TED2013
Skylar Tibbits: The emergence of "4D printing"
Skylar Tibbits: O surgimento da "impressora 4D"
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A impressão 3D se sofisticou a partir do final da década de 1970; Skylar Tibbits está moldando o próximo desenvolvimento, que ele chama de impressão 4D, em que a quarta dimensão é o tempo. Essa tecnologia emergente nos permitirá imprimir objetos que se reconfiguram ou autoajustam ao longo do tempo. Pense: um cubo impresso que se dobra ante seus olhos, ou um encanamento impresso capaz de perceber a necessidade de expandir-se ou contrair-se.
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
Este sou eu montando um protótipo
00:15
for six hours straight.
1
3116
2920
durante seis horas sem parar.
00:18
This is slave labor to my own project.
2
6036
3921
Este é um trabalho escravo para meu próprio projeto.
00:21
This is what the DIY and maker movements really look like.
3
9957
4990
É assim que são o faça-você-mesmo e
o Maker Movements de verdade.
o Maker Movements de verdade.
00:26
And this is an analogy for today's construction and manufacturing world
4
14947
4766
E esta é uma analogia para o mundo de hoje
da manufatura e da construção
da manufatura e da construção
00:31
with brute-force assembly techniques.
5
19713
2788
com técnicas de montagem de força bruta.
00:34
And this is exactly why I started studying
6
22501
2834
E é por isso exatamente que comecei a estudar
00:37
how to program physical materials to build themselves.
7
25335
4269
como programar materiais físicos
para se autoconstruírem.
para se autoconstruírem.
00:41
But there is another world.
8
29604
1760
Mas há um outro mundo.
00:43
Today at the micro- and nanoscales,
9
31364
1995
Hoje, nas escalas micro e nano,
00:45
there's an unprecedented revolution happening.
10
33359
2751
está acontecendo uma revolução sem precedentes.
00:48
And this is the ability to program physical and biological materials
11
36110
4132
E é a capacidade de programar materiais físicos e biológicos
00:52
to change shape, change properties
12
40242
2724
para mudar de forma, alterar propriedades
00:54
and even compute outside of silicon-based matter.
13
42966
2986
e até mesmo computar sem componentes feitos de silício.
00:57
There's even a software called cadnano
14
45952
2507
Há inclusive um 'software' chamado cadnano
01:00
that allows us to design three-dimensional shapes
15
48459
2783
que nos permite projetar formas tridimensionais
01:03
like nano robots or drug delivery systems
16
51242
3084
como nanorrobôs e sistemas de aplicação de medicamentos
01:06
and use DNA to self-assemble those functional structures.
17
54326
4303
e usar o DNA para automontar essas estruturas funcionais.
01:10
But if we look at the human scale,
18
58629
2073
Mas, se olharmos na escala humana,
01:12
there's massive problems that aren't being addressed
19
60702
3056
há problemas enormes que não estão sendo tratados
01:15
by those nanoscale technologies.
20
63758
2368
por essas tecnologias em nanoescala .
01:18
If we look at construction and manufacturing,
21
66126
2099
Se olharmos para a construção e a manufatura,
01:20
there's major inefficiencies, energy consumption
22
68225
4193
há enormes ineficiências, consumo de energia
01:24
and excessive labor techniques.
23
72418
2327
e técnicas de trabalho excessivas.
01:26
In infrastructure, let's just take one example.
24
74745
2505
Na infraestrutura, vamos ver um exemplo.
01:29
Take piping.
25
77250
1483
Pegue a canalização.
01:30
In water pipes, we have fixed-capacity water pipes
26
78733
3725
Na canalização da água, temos uma capacidade fixa para os encanamentos
01:34
that have fixed flow rates, except for expensive pumps and valves.
27
82458
4459
que têm taxas fixas de fluxo, com exceção de bombas e válvulas caras.
01:38
We bury them in the ground.
28
86917
1291
Nós os enterramos no solo.
01:40
If anything changes -- if the environment changes,
29
88208
2621
Se algo muda -- se o ambiente muda,
01:42
the ground moves, or demand changes --
30
90829
2637
o solo se movimenta ou exige mudanças --
01:45
we have to start from scratch and take them out and replace them.
31
93466
4250
temos que começar da estaca zero, removê-los e substituí-los.
01:49
So I'd like to propose that we can combine those two worlds,
32
97716
3368
Então, gostaria de propor que combinássemos esses dois mundos,
01:53
that we can combine the world of the nanoscale programmable adaptive materials
33
101084
5171
que combinássemos o mundo dos materiais adaptativos programáveis da nanoescala
01:58
and the built environment.
34
106255
1677
e construíssemos o ambiente.
01:59
And I don't mean automated machines.
35
107932
2186
E não me refiro a máquinas automáticas.
02:02
I don't just mean smart machines that replace humans.
36
110118
2459
Não me refiro apenas a máquinas inteligentes que substituem humanos.
02:04
But I mean programmable materials that build themselves.
37
112577
3884
Mas me refiro a materiais programáveis que se autoconstroem.
02:08
And that's called self-assembly,
38
116461
2056
E isso é chamado automontagem,
02:10
which is a process by which disordered parts build an ordered structure
39
118517
4517
que é um processo através do qual partes desordenadas constroem uma estrutura ordenada
02:15
through only local interaction.
40
123034
2493
apenas pela interação local.
02:17
So what do we need if we want to do this at the human scale?
41
125527
3175
Então, de que precisamos se queremos fazer isso na escala humana?
02:20
We need a few simple ingredients.
42
128702
1975
Precisamos de uns poucos ingredientes simples.
02:22
The first ingredient is materials and geometry,
43
130677
2839
O primeiro ingrediente é materiais e geometria,
02:25
and that needs to be tightly coupled with the energy source.
44
133516
3469
e isso precisa estar estreitamente ligado com a fonte de energia.
02:28
And you can use passive energy --
45
136985
1658
E você pode usar energia passiva --
02:30
so heat, shaking, pneumatics, gravity, magnetics.
46
138643
4684
calor, tremor, pneumática, gravidade, magnética.
02:35
And then you need smartly designed interactions.
47
143327
3075
Então você precisa de interações projetadas inteligentemente.
02:38
And those interactions allow for error correction,
48
146402
2133
E essas interações permitem correção de erros,
02:40
and they allow the shapes to go from one state to another state.
49
148535
4000
e permitem que formas passem de um estado para outro estado.
02:44
So now I'm going to show you a number of projects that we've built,
50
152535
3232
Agora vou mostrar uma série de projetos que construímos,
02:47
from one-dimensional, two-dimensional, three-dimensional
51
155767
3284
de sistemas unidimensionais, bidimensionais, tridimensionais
02:51
and even four-dimensional systems.
52
159051
3067
e até mesmo quadridimensionais.
02:54
So in one-dimensional systems --
53
162118
1886
Em projetos unidimensionais --
02:56
this is a project called the self-folding proteins.
54
164004
2907
este é um projeto chamado de proteínas autodobráveis.
02:58
And the idea is that you take the three-dimensional structure of a protein --
55
166911
4707
E a ideia é que você pega a estrutura tridimensional de uma proteína --
03:03
in this case it's the crambin protein --
56
171618
2681
neste caso é a proteína 'crambin' --
03:06
you take the backbone -- so no cross-linking, no environmental interactions --
57
174299
3646
você pega a espinha dorsal -- portanto sem ligações cruzadas, sem interações ambientais --
03:09
and you break that down into a series of components.
58
177945
3151
e quebra isso em uma série de componentes.
03:13
And then we embed elastic.
59
181096
2274
Então acrescentamos elástico.
03:15
And when I throw this up into the air and catch it,
60
183370
2341
Quando você a joga para o alto no ar e a pega,
03:17
it has the full three-dimensional structure of the protein, all of the intricacies.
61
185711
4851
ela tem a estrutura tridimensional completa da proteína, toda a complexidade.
03:22
And this gives us a tangible model
62
190562
2100
E isso nos dá um modelo tangível
03:24
of the three-dimensional protein and how it folds
63
192662
3734
da proteína tridimensional e como ela se dobra
03:28
and all of the intricacies of the geometry.
64
196396
2284
e toda a complexidade da geometria.
03:30
So we can study this as a physical, intuitive model.
65
198680
3448
Então podemos estudar isto como um modelo físico, intuitivo.
03:34
And we're also translating that into two-dimensional systems --
66
202128
2802
E também estamos transformando isso em sistemas bidimensionais --
03:36
so flat sheets that can self-fold into three-dimensional structures.
67
204930
4299
assim, lâminas planas podem autodobrar-se em estruturas tridimensinais.
03:41
In three dimensions, we did a project last year at TEDGlobal
68
209229
4453
Em três dimensões, fizemos um projeto, ano passado, no TEDGlobal,
03:45
with Autodesk and Arthur Olson
69
213682
1964
com Autodesk e Arthur Olson,
03:47
where we looked at autonomous parts --
70
215646
1698
no qual observamos partes autônomas --
03:49
so individual parts not pre-connected that can come together on their own.
71
217344
4319
assim, partes individuais, não pré-conectadas que podem se juntar sozinhas.
03:53
And we built 500 of these glass beakers.
72
221663
2766
Montamos 500 destas provetas.
03:56
They had different molecular structures inside
73
224429
2467
Elas tinham estruturas moleculares diferentes dentro
03:58
and different colors that could be mixed and matched.
74
226896
2224
e cores diferentes que podiam ser misturadas e combinadas.
04:01
And we gave them away to all the TEDsters.
75
229120
2249
Nós as demos a todos os TEDsters.
04:03
And so these became intuitive models
76
231369
2501
E esses se tornaram modelos intuitivos
04:05
to understand how molecular self-assembly works at the human scale.
77
233870
3492
para compreender como funciona a automontagem molecular na escala humana.
04:09
This is the polio virus.
78
237362
1817
Este é o vírus da pólio.
04:11
You shake it hard and it breaks apart.
79
239179
1932
Você o chacoalha fortemente e ele se quebra.
04:13
And then you shake it randomly
80
241111
1446
Então você o chacoalha ao acaso
04:14
and it starts to error correct and built the structure on its own.
81
242557
3504
e ele começa a corrigir os erros e constrói a estrutura sozinho.
04:18
And this is demonstrating that through random energy,
82
246061
2967
E isto está demonstrando que através de energia aleatória
04:21
we can build non-random shapes.
83
249028
4628
podemos construir formas não aleatórias.
04:25
We even demonstrated that we can do this at a much larger scale.
84
253656
3524
Até mesmo demonstramos que podemos fazer isso numa escala muito maior.
04:29
Last year at TED Long Beach,
85
257180
2154
Ano passado, em TED Long Beach,
04:31
we built an installation that builds installations.
86
259334
3211
construímos uma instalação que constrói intalações.
04:34
The idea was, could we self-assemble furniture-scale objects?
87
262545
3537
A ideia era: poderíamos automontar objetos na escala de mobília?
04:38
So we built a large rotating chamber,
88
266082
2501
Então construímos uma grande câmara rotatória,
04:40
and people would come up and spin the chamber faster or slower,
89
268583
3213
e as pessoas apareciam e giravam a câmara mais rápido ou mais devagar,
04:43
adding energy to the system
90
271796
1585
acrescentando energia ao sistema
04:45
and getting an intuitive understanding of how self-assembly works
91
273381
3446
e conseguindo uma compreensão intuitiva de como funciona a automontagem
04:48
and how we could use this
92
276827
1379
e de que forma poderíamos usar isso
04:50
as a macroscale construction or manufacturing technique for products.
93
278206
4746
como uma técnica, em macroescala, para construção ou manufatura de produtos.
04:54
So remember, I said 4D.
94
282952
1667
Lembrem-se, eu disse 4D.
04:56
So today for the first time, we're unveiling a new project,
95
284619
3695
Portanto, hoje, pela primeira vez, estamos revelando um novo projeto,
05:00
which is a collaboration with Stratasys,
96
288314
1886
que é uma colaboração com Stratasys,
05:02
and it's called 4D printing.
97
290200
1835
e é chamado de impressora 4D.
05:04
The idea behind 4D printing
98
292035
1960
A ideia por trás da impressora 4D
05:05
is that you take multi-material 3D printing --
99
293995
3000
é que você pega uma impressora 3D de multimateriais --
05:08
so you can deposit multiple materials --
100
296995
2189
você pode colocar múltiplos materiais --
05:11
and you add a new capability,
101
299184
1884
e você acrescenta uma nova capacidade,
05:13
which is transformation,
102
301068
1866
que é transformação,
05:14
that right off the bed,
103
302934
1317
para que, exatamente na base,
05:16
the parts can transform from one shape to another shape directly on their own.
104
304251
4327
as partes possam se transformar diretamente de uma forma para outra sozinhas.
05:20
And this is like robotics without wires or motors.
105
308578
3500
Isto é como robótica sem fios ou motores.
05:24
So you completely print this part,
106
312078
1651
Assim, você imprime esta parte
05:25
and it can transform into something else.
107
313729
2804
e ela pode transformar-se em outra coisa.
05:28
We also worked with Autodesk on a software they're developing called Project Cyborg.
108
316533
4961
Também trabalhamos com a Autodesk em um 'software' que eles estavam desenvolvendo, chamado Projeto Cyborg.
05:33
And this allows us to simulate this self-assembly behavior
109
321494
3123
E isto nos permite estimular esse comportamento de automontagem
05:36
and try to optimize which parts are folding when.
110
324617
3202
e tentar otimizar quando e quais partes estão se dobrando.
05:39
But most importantly, we can use this same software
111
327819
2730
Mais importante, podemos usar este mesmo 'software'
05:42
for the design of nanoscale self-assembly systems
112
330549
2908
para o projeto de sistemas de automontagem em nanoescala
05:45
and human scale self-assembly systems.
113
333457
2843
e sistemas de automontagem na escala humana.
05:48
These are parts being printed with multi-material properties.
114
336300
3513
Estas são partes sendo impressas com propriedades de multimaterial.
05:51
Here's the first demonstration.
115
339813
1717
Eis a primeira demonstração.
05:53
A single strand dipped in water
116
341530
1904
Um único cordão mergulhado em água
05:55
that completely self-folds on its own
117
343434
2349
que se dobra completamente sozinho
05:57
into the letters M I T.
118
345783
3918
nas letras M I T.
06:01
I'm biased.
119
349701
1822
Estou sendo tendencioso.
06:03
This is another part, single strand, dipped in a bigger tank
120
351523
3449
Esta é uma outra parte, cordão único, mergulhado em um tanque maior,
06:06
that self-folds into a cube, a three-dimensional structure, on its own.
121
354972
4623
que se dobra em um cubo, uma estrutura tridimensional, sozinho.
06:11
So no human interaction.
122
359595
1851
Sem interação humana.
06:13
And we think this is the first time
123
361446
1889
E achamos que esta é a primeira vez
06:15
that a program and transformation
124
363335
2247
que um programa e uma transformação
06:17
has been embedded directly into the materials themselves.
125
365582
3250
foram introduzidos diretamente nos próprios materiais.
06:20
And it also might just be the manufacturing technique
126
368832
2730
E isso também poderia ser a técnica de manufatura
06:23
that allows us to produce more adaptive infrastructure in the future.
127
371562
4134
que nos permitiria produzir infraestrutura mais adaptativa no futuro.
06:27
So I know you're probably thinking,
128
375696
1186
Sei que provavelmente estão pensando:
06:28
okay, that's cool, but how do we use any of this stuff for the built environment?
129
376882
4232
ok, isso é legal, mas como usamos isso para o ambiente de construção?
06:33
So I've started a lab at MIT,
130
381114
2255
Abri um laboratório no MIT,
06:35
and it's called the Self-Assembly Lab.
131
383369
1882
chamado de Self-Assembly Lab (Laboratório de Automontagem).
06:37
And we're dedicated to trying to develop programmable materials
132
385251
3144
E estamos nos dedicando a tentar desenvolver materiais programáveis
06:40
for the built environment.
133
388395
1191
para o ambiente de construção.
06:41
And we think there's a few key sectors
134
389586
1963
E achamos que há alguns setores chave
06:43
that have fairly near-term applications.
135
391549
2314
que têm muitas utilizações de curto prazo.
06:45
One of those is in extreme environments.
136
393863
2055
Uma dessas é em ambientes extremos.
06:47
These are scenarios where it's difficult to build,
137
395918
2546
Estes são cenários onde é difícil construir,
06:50
our current construction techniques don't work,
138
398464
2488
nossas técnicas de construção atuais não funcionam,
06:52
it's too large, it's too dangerous, it's expensive, too many parts.
139
400952
3560
é grande demais, é perigoso demais, é caro, partes demais.
06:56
And space is a great example of that.
140
404512
2367
E o espaço é um grande exemplo para isso.
06:58
We're trying to design new scenarios for space
141
406879
2366
Estamos tentando projetar novos cenários para o espaço
07:01
that have fully reconfigurable and self-assembly structures
142
409245
3300
que tenham estruturas completamente reconfiguráveis e automontáveis,
07:04
that can go from highly functional systems from one to another.
143
412545
3690
que possam passar de uns para outros sistemas altamente funcionais.
07:08
Let's go back to infrastructure.
144
416235
2111
Voltemos à infraestrutura.
07:10
In infrastructure, we're working with a company out of Boston called Geosyntec.
145
418346
3899
Em infraestrutura, estamos trabalhando com um empresa nos arredores de Boston, chamada Geosyntec.
07:14
And we're developing a new paradigm for piping.
146
422245
2800
E estamos desenvolvendo um novo paradigma
para encanamentos.
para encanamentos.
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Imagine if water pipes could expand or contract
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Imagine se os encanamentos pudessem expandir ou contrair
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to change capacity or change flow rate,
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para mudar a capacidade ou o fluxo,
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or maybe even undulate like peristaltics to move the water themselves.
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ou talvez até mesmo mover-se em ondulações, como movimentos peristálticos, para que eles mesmos conduzam a água.
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So this isn't expensive pumps or valves.
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Não são bombas e válvulas caras.
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This is a completely programmable and adaptive pipe on its own.
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Este é um encanamento inteiramente
programável e adaptativo por si mesmo.
programável e adaptativo por si mesmo.
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So I want to remind you today
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Quero lembrá-los, hoje,
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of the harsh realities of assembly in our world.
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das difíceis realidades de montagem em nosso mundo.
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These are complex things built with complex parts
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Estas são coisas complexas construídas com partes complexas
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that come together in complex ways.
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que se juntam de formas complexas.
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So I would like to invite you from whatever industry you're from
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Portanto, gostaria de convidá-los,
seja qual for a indústria de onde vêm,
seja qual for a indústria de onde vêm,
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to join us in reinventing and reimagining the world,
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a juntar-se a nós para reinventar e reimaginar o mundo,
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how things come together from the nanoscale to the human scale,
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como as coisas se unem da nanoescala para a escala humana,
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so that we can go from a world like this
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para que possamos ir de um mundo como este
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to a world that's more like this.
160
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para um mundo que é mais assim.
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Thank you.
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Obrigado.
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(Applause)
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2301
(Aplausos)
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