The emergence of "4D printing"
Skylar Tibbits

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Letra e Tradução
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00:12This is me building a prototype
Este sou eu montando um protótipo

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

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

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.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

01:29Take piping.
Pegue a canalização.

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

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.

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

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

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

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.

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

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

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

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

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

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

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

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

02:15through only local interaction.
apenas pela interação local.

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?

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

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

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

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

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

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

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

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.

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,

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

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

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

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

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 --

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

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

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

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

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,

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.

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

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

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

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

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

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

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

03:45with Autodesk and Arthur Olson
com Autodesk e Arthur Olson,

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

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.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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.

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

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

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.

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

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

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

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

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,

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

05:13which is transformation,
que é transformação,

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

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.

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

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

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

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.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

06:01I'm biased.
Estou sendo tendencioso.

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

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

06:11So no human interaction.
Sem interação humana.

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

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

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

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

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

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

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?

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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.

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

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

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

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

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

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.

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

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

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

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.

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

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

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

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

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

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

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,

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

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

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

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

08:12Thank you.
Obrigado.

08:14(Applause)
(Aplausos)

3D printing has grown in sophistication since the late 1970s; TED Fellow Skylar Tibbits is shaping the next development, which he calls 4D printing, where the fourth dimension is time. This emerging technology will allow us to print objects that then reshape themselves or self-assemble over time. Think: a printed cube that folds before your eyes, or a printed pipe able to sense the need to expand or contract.

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