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The emergence of \"4D printing\" | Skylar Tibbits

TED

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...

[1] 00:12This is me building a prototype
Este sou eu montando um protótipo

[2] 00:15for six hours straight.
durante seis horas sem parar.

[3] 00:18This is slave labor to my own project.
Este é um trabalho escravo para meu próprio projeto.

[4] 00:21This is what the DIY and maker movements really look like.
É assim que são o faça-você-mesmo e o Maker Movements de verdade.

[5] 00:26And this is an analogy for today's construction and manufacturing world
E esta é uma analogia para o mundo de hoje da manufatura e da construção

[6] 00:31with brute-force assembly techniques.
com técnicas de montagem de força bruta.

[7] 00:34And this is exactly why I started studying
E é por isso exatamente que comecei a estudar

[8] 00:37how to program physical materials to build themselves.
como programar materiais físicos para se autoconstruírem.

[9] 00:41But there is another world.
Mas há um outro mundo.

[10] 00:43Today at the micro- and nanoscales,
Hoje, nas escalas micro e nano,

[11] 00:45there's an unprecedented revolution happening.
está acontecendo uma revolução sem precedentes.

[12] 00:48And this is the ability to program physical and biological materials
E é a capacidade de programar materiais físicos e biológicos

[13] 00:52to change shape, change properties
para mudar de forma, alterar propriedades

[14] 00:54and even compute outside of silicon-based matter.
e até mesmo computar sem componentes feitos de silício.

[15] 00:57There's even a software called cadnano
Há inclusive um 'software' chamado cadnano

[16] 01:00that allows us to design three-dimensional shapes
que nos permite projetar formas tridimensionais

[17] 01:03like nano robots or drug delivery systems
como nanorrobôs e sistemas de aplicação de medicamentos

[18] 01:06and use DNA to self-assemble those functional structures.
e usar o DNA para automontar essas estruturas funcionais.

[19] 01:10But if we look at the human scale,
Mas, se olharmos na escala humana,

[20] 01:12there's massive problems that aren't being addressed
há problemas enormes que não estão sendo tratados

[21] 01:15by those nanoscale technologies.
por essas tecnologias em nanoescala .

[22] 01:18If we look at construction and manufacturing,
Se olharmos para a construção e a manufatura,

[23] 01:20there's major inefficiencies, energy consumption
há enormes ineficiências, consumo de energia

[24] 01:24and excessive labor techniques.
e técnicas de trabalho excessivas.

[25] 01:26In infrastructure, let's just take one example.
Na infraestrutura, vamos ver um exemplo.

[26] 01:29Take piping.
Pegue a canalização.

[27] 01:30In water pipes, we have fixed-capacity water pipes
Na canalização da água, temos uma capacidade fixa para os encanamentos

[28] 01:34that have fixed flow rates, except for expensive pumps and valves.
que têm taxas fixas de fluxo, com exceção de bombas e válvulas caras.

[29] 01:38We bury them in the ground.
Nós os enterramos no solo.

[30] 01:40If anything changes -- if the environment changes,
Se algo muda -- se o ambiente muda,

[31] 01:42the ground moves, or demand changes --
o solo se movimenta ou exige mudanças --

[32] 01:45we have to start from scratch and take them out and replace them.
temos que começar da estaca zero, removê-los e substituí-los.

[33] 01:49So I'd like to propose that we can combine those two worlds,
Então, gostaria de propor que combinássemos esses dois mundos,

[34] 01:53that we can combine the world of the nanoscale programmable adaptive materials
que combinássemos o mundo dos materiais adaptativos programáveis da nanoescala

[35] 01:58and the built environment.
e construíssemos o ambiente.

[36] 01:59And I don't mean automated machines.
E não me refiro a máquinas automáticas.

[37] 02:02I don't just mean smart machines that replace humans.
Não me refiro apenas a máquinas inteligentes que substituem humanos.

[38] 02:04But I mean programmable materials that build themselves.
Mas me refiro a materiais programáveis que se autoconstroem.

[39] 02:08And that's called self-assembly,
E isso é chamado automontagem,

[40] 02:10which is a process by which disordered parts build an ordered structure
que é um processo através do qual partes desordenadas constroem uma estrutura ordenada

[41] 02:15through only local interaction.
apenas pela interação local.

[42] 02:17So what do we need if we want to do this at the human scale?
Então, de que precisamos se queremos fazer isso na escala humana?

[43] 02:20We need a few simple ingredients.
Precisamos de uns poucos ingredientes simples.

[44] 02:22The first ingredient is materials and geometry,
O primeiro ingrediente é materiais e geometria,

[45] 02:25and that needs to be tightly coupled with the energy source.
e isso precisa estar estreitamente ligado com a fonte de energia.

[46] 02:28And you can use passive energy --
E você pode usar energia passiva --

[47] 02:30so heat, shaking, pneumatics, gravity, magnetics.
calor, tremor, pneumática, gravidade, magnética.

[48] 02:35And then you need smartly designed interactions.
Então você precisa de interações projetadas inteligentemente.

[49] 02:38And those interactions allow for error correction,
E essas interações permitem correção de erros,

[50] 02:40and they allow the shapes to go from one state to another state.
e permitem que formas passem de um estado para outro estado.

[51] 02:44So now I'm going to show you a number of projects that we've built,
Agora vou mostrar uma série de projetos que construímos,

[52] 02:47from one-dimensional, two-dimensional, three-dimensional
de sistemas unidimensionais, bidimensionais, tridimensionais

[53] 02:51and even four-dimensional systems.
e até mesmo quadridimensionais.

[54] 02:54So in one-dimensional systems --
Em projetos unidimensionais --

[55] 02:56this is a project called the self-folding proteins.
este é um projeto chamado de proteínas autodobráveis.

[56] 02:58And the idea is that you take the three-dimensional structure of a protein --
E a ideia é que você pega a estrutura tridimensional de uma proteína --

[57] 03:03in this case it's the crambin protein --
neste caso é a proteína 'crambin' --

[58] 03:06you take the backbone -- so no cross-linking, no environmental interactions --
você pega a espinha dorsal -- portanto sem ligações cruzadas, sem interações ambientais --

[59] 03:09and you break that down into a series of components.
e quebra isso em uma série de componentes.

[60] 03:13And then we embed elastic.
Então acrescentamos elástico.

[61] 03:15And when I throw this up into the air and catch it,
Quando você a joga para o alto no ar e a pega,

[62] 03:17it has the full three-dimensional structure of the protein, all of the intricacies.
ela tem a estrutura tridimensional completa da proteína, toda a complexidade.

[63] 03:22And this gives us a tangible model
E isso nos dá um modelo tangível

[64] 03:24of the three-dimensional protein and how it folds
da proteína tridimensional e como ela se dobra

[65] 03:28and all of the intricacies of the geometry.
e toda a complexidade da geometria.

[66] 03:30So we can study this as a physical, intuitive model.
Então podemos estudar isto como um modelo físico, intuitivo.

[67] 03:34And we're also translating that into two-dimensional systems --
E também estamos transformando isso em sistemas bidimensionais --

[68] 03:36so flat sheets that can self-fold into three-dimensional structures.
assim, lâminas planas podem autodobrar-se em estruturas tridimensinais.

[69] 03:41In three dimensions, we did a project last year at TEDGlobal
Em três dimensões, fizemos um projeto, ano passado, no TEDGlobal,

[70] 03:45with Autodesk and Arthur Olson
com Autodesk e Arthur Olson,

[71] 03:47where we looked at autonomous parts --
no qual observamos partes autônomas --

[72] 03:49so individual parts not pre-connected that can come together on their own.
assim, partes individuais, não pré-conectadas que podem se juntar sozinhas.

[73] 03:53And we built 500 of these glass beakers.
Montamos 500 destas provetas.

[74] 03:56They had different molecular structures inside
Elas tinham estruturas moleculares diferentes dentro

[75] 03:58and different colors that could be mixed and matched.
e cores diferentes que podiam ser misturadas e combinadas.

[76] 04:01And we gave them away to all the TEDsters.
Nós as demos a todos os TEDsters.

[77] 04:03And so these became intuitive models
E esses se tornaram modelos intuitivos

[78] 04:05to understand how molecular self-assembly works at the human scale.
para compreender como funciona a automontagem molecular na escala humana.

[79] 04:09This is the polio virus.
Este é o vírus da pólio.

[80] 04:11You shake it hard and it breaks apart.
Você o chacoalha fortemente e ele se quebra.

[81] 04:13And then you shake it randomly
Então você o chacoalha ao acaso

[82] 04:14and it starts to error correct and built the structure on its own.
e ele começa a corrigir os erros e constrói a estrutura sozinho.

[83] 04:18And this is demonstrating that through random energy,
E isto está demonstrando que através de energia aleatória

[84] 04:21we can build non-random shapes.
podemos construir formas não aleatórias.

[85] 04:25We even demonstrated that we can do this at a much larger scale.
Até mesmo demonstramos que podemos fazer isso numa escala muito maior.

[86] 04:29Last year at TED Long Beach,
Ano passado, em TED Long Beach,

[87] 04:31we built an installation that builds installations.
construímos uma instalação que constrói intalações.

[88] 04:34The idea was, could we self-assemble furniture-scale objects?
A ideia era: poderíamos automontar objetos na escala de mobília?

[89] 04:38So we built a large rotating chamber,
Então construímos uma grande câmara rotatória,

[90] 04:40and people would come up and spin the chamber faster or slower,
e as pessoas apareciam e giravam a câmara mais rápido ou mais devagar,

[91] 04:43adding energy to the system
acrescentando energia ao sistema

[92] 04:45and getting an intuitive understanding of how self-assembly works
e conseguindo uma compreensão intuitiva de como funciona a automontagem

[93] 04:48and how we could use this
e de que forma poderíamos usar isso

[94] 04:50as a macroscale construction or manufacturing technique for products.
como uma técnica, em macroescala, para construção ou manufatura de produtos.

[95] 04:54So remember, I said 4D.
Lembrem-se, eu disse 4D.

[96] 04:56So today for the first time, we're unveiling a new project,
Portanto, hoje, pela primeira vez, estamos revelando um novo projeto,

[97] 05:00which is a collaboration with Stratasys,
que é uma colaboração com Stratasys,

[98] 05:02and it's called 4D printing.
e é chamado de impressora 4D.

[99] 05:04The idea behind 4D printing
A ideia por trás da impressora 4D

[100] 05:05is that you take multi-material 3D printing --
é que você pega uma impressora 3D de multimateriais --

[101] 05:08so you can deposit multiple materials --
você pode colocar múltiplos materiais --

[102] 05:11and you add a new capability,
e você acrescenta uma nova capacidade,

[103] 05:13which is transformation,
que é transformação,

[104] 05:14that right off the bed,
para que, exatamente na base,

[105] 05:16the parts can transform from one shape to another shape directly on their own.
as partes possam se transformar diretamente de uma forma para outra sozinhas.

[106] 05:20And this is like robotics without wires or motors.
Isto é como robótica sem fios ou motores.

[107] 05:24So you completely print this part,
Assim, você imprime esta parte

[108] 05:25and it can transform into something else.
e ela pode transformar-se em outra coisa.

[109] 05:28We also worked with Autodesk on a software they're developing called Project Cyborg.
Também trabalhamos com a Autodesk em um 'software' que eles estavam desenvolvendo, chamado Projeto Cyborg.

[110] 05:33And this allows us to simulate this self-assembly behavior
E isto nos permite estimular esse comportamento de automontagem

[111] 05:36and try to optimize which parts are folding when.
e tentar otimizar quando e quais partes estão se dobrando.

[112] 05:39But most importantly, we can use this same software
Mais importante, podemos usar este mesmo 'software'

[113] 05:42for the design of nanoscale self-assembly systems
para o projeto de sistemas de automontagem em nanoescala

[114] 05:45and human scale self-assembly systems.
e sistemas de automontagem na escala humana.

[115] 05:48These are parts being printed with multi-material properties.
Estas são partes sendo impressas com propriedades de multimaterial.

[116] 05:51Here's the first demonstration.
Eis a primeira demonstração.

[117] 05:53A single strand dipped in water
Um único cordão mergulhado em água

[118] 05:55that completely self-folds on its own
que se dobra completamente sozinho

[119] 05:57into the letters M I T.
nas letras M I T.

[120] 06:01I'm biased.
Estou sendo tendencioso.

[121] 06:03This is another part, single strand, dipped in a bigger tank
Esta é uma outra parte, cordão único, mergulhado em um tanque maior,

[122] 06:06that self-folds into a cube, a three-dimensional structure, on its own.
que se dobra em um cubo, uma estrutura tridimensional, sozinho.

[123] 06:11So no human interaction.
Sem interação humana.

[124] 06:13And we think this is the first time
E achamos que esta é a primeira vez

[125] 06:15that a program and transformation
que um programa e uma transformação

[126] 06:17has been embedded directly into the materials themselves.
foram introduzidos diretamente nos próprios materiais.

[127] 06:20And it also might just be the manufacturing technique
E isso também poderia ser a técnica de manufatura

[128] 06:23that allows us to produce more adaptive infrastructure in the future.
que nos permitiria produzir infraestrutura mais adaptativa no futuro.

[129] 06:27So I know you're probably thinking,
Sei que provavelmente estão pensando:

[130] 06:28okay, that's cool, but how do we use any of this stuff for the built environment?
ok, isso é legal, mas como usamos isso para o ambiente de construção?

[131] 06:33So I've started a lab at MIT,
Abri um laboratório no MIT,

[132] 06:35and it's called the Self-Assembly Lab.
chamado de Self-Assembly Lab (Laboratório de Automontagem).

[133] 06:37And we're dedicated to trying to develop programmable materials
E estamos nos dedicando a tentar desenvolver materiais programáveis

[134] 06:40for the built environment.
para o ambiente de construção.

[135] 06:41And we think there's a few key sectors
E achamos que há alguns setores chave

[136] 06:43that have fairly near-term applications.
que têm muitas utilizações de curto prazo.

[137] 06:45One of those is in extreme environments.
Uma dessas é em ambientes extremos.

[138] 06:47These are scenarios where it's difficult to build,
Estes são cenários onde é difícil construir,

[139] 06:50our current construction techniques don't work,
nossas técnicas de construção atuais não funcionam,

[140] 06:52it's too large, it's too dangerous, it's expensive, too many parts.
é grande demais, é perigoso demais, é caro, partes demais.

[141] 06:56And space is a great example of that.
E o espaço é um grande exemplo para isso.

[142] 06:58We're trying to design new scenarios for space
Estamos tentando projetar novos cenários para o espaço

[143] 07:01that have fully reconfigurable and self-assembly structures
que tenham estruturas completamente reconfiguráveis e automontáveis,

[144] 07:04that can go from highly functional systems from one to another.
que possam passar de uns para outros sistemas altamente funcionais.

[145] 07:08Let's go back to infrastructure.
Voltemos à infraestrutura.

[146] 07:10In infrastructure, we're working with a company out of Boston called Geosyntec.
Em infraestrutura, estamos trabalhando com um empresa nos arredores de Boston, chamada Geosyntec.

[147] 07:14And we're developing a new paradigm for piping.
E estamos desenvolvendo um novo paradigma para encanamentos.

[148] 07:17Imagine if water pipes could expand or contract
Imagine se os encanamentos pudessem expandir ou contrair

[149] 07:20to change capacity or change flow rate,
para mudar a capacidade ou o fluxo,

[150] 07:23or maybe even undulate like peristaltics to move the water themselves.
ou talvez até mesmo mover-se em ondulações, como movimentos peristálticos, para que eles mesmos conduzam a água.

[151] 07:27So this isn't expensive pumps or valves.
Não são bombas e válvulas caras.

[152] 07:30This is a completely programmable and adaptive pipe on its own.
Este é um encanamento inteiramente programável e adaptativo por si mesmo.

[153] 07:34So I want to remind you today
Quero lembrá-los, hoje,

[154] 07:36of the harsh realities of assembly in our world.
das difíceis realidades de montagem em nosso mundo.

[155] 07:40These are complex things built with complex parts
Estas são coisas complexas construídas com partes complexas

[156] 07:43that come together in complex ways.
que se juntam de formas complexas.

[157] 07:46So I would like to invite you from whatever industry you're from
Portanto, gostaria de convidá-los, seja qual for a indústria de onde vêm,

[158] 07:49to join us in reinventing and reimagining the world,
a juntar-se a nós para reinventar e reimaginar o mundo,

[159] 07:53how things come together from the nanoscale to the human scale,
como as coisas se unem da nanoescala para a escala humana,

[160] 07:57so that we can go from a world like this
para que possamos ir de um mundo como este

[161] 08:00to a world that's more like this.
para um mundo que é mais assim.

[162] 08:12Thank you.
Obrigado.

[163] 08:14(Applause)
(Aplausos)