Skylar Tibbits: El surgimiento de la "impresión 4D"

La impresión en 3D ha aumentado su refinamiento desde su invención en los setentas; nuestro TED Fellow, Skylar Tibbits, está creando un nuevo nivel de desarrollo al cual llama impresión 4D, en el que la cuarta dimensión es el tiempo.
Esta tecnología emergente nos permitirá imprimir objetos que puedan cambiar de forma con autonomía o autoensamblarse con el paso del tiempo. Piensa: un cubo impreso que se pliega frente a tus ojos o una tubería impresa que puede acertar cuándo es necesario expandirse o contraerse.

Este soy yo construyendo un prototipo

durante 6 horas de corrido.

Fui mano de obra esclava
de mi propio proyecto.

Así es como los movimientos "Hazlo Tú Mismo"
y 'maker' son en la realidad.

Y esto es una analogía del mundo actual
de la construcción y manufactura

qué usa técnicas de ensamblaje
a fuerza bruta.

Y esta es la razón por la cual
comencé a estudiar

cómo programar a los materiales físicos
para que se construyeran solos.

Pero hay otro mundo.

Hoy en día, en materia
de microescala y nanoescala,

se está viviendo una
revolución sin precedentes.

Y esta es la capacidad de programar
materiales físicos y biológicos

para que cambien de forma,
de propiedades

e incluso para que hagan cómputos
en materia no basada en silicio.

Incluso existe un software
llamado cadnano

que nos permite diseñar
formas tridimensionales,

como nanorobots o sistemas
de administración de medicamentos,

y usar el ADN para que esas
estructuras funcionales se autoensamblen.

Pero si consideramos la escala humana,

existen problemas enormes que no son abordados

por esos avances en la nanotecnología.

En términos de construcción y manufactura,

hay deficiencias importantes,
consumo energético

y técnicas con demasiada mano de obra.

Pongamos un ejemplo de infraestructura.

Los sistemas de cañerías.

En las tuberías de agua,
hay tuberías de capacidad fija

que son de caudal fijo, con excepción
de las bombas y válvulas costosas.

Las enterramos en la tierra.

Si algo cambia —si su entorno cambia,

si la tierra se mueve,
o demanda cambios—

debemos comenzar de cero,
quitarlas y reemplazarlas.

Así que me gustaría proponer
combinar ambos mundos,

podemos combinar el mundo de los materiales
adaptables programados con nanotecnología

y el ambiente de construcción.

Y no me refiero a máquinas automatizadas.

No me refiero a máquinas inteligentes
que reemplacen a los humanos.

Me refiero a materiales programables
que se construyan solos.

Y a eso se le llama autoensamblaje,

que es un proceso por el cual partes
desordenadas construyen una estructura ordenada

solamente a través de la interacción local.

¿Entonces qué precisamos si lo queremos
llevar a cabo en la escala humana?

Precisamos algunos ingredientes sencillos.

El primer ingrediente es materiales y geometría,

y estos precisan estar estrechamente
vinculados con la fuente de energía.

Y pueden usar energía pasiva

es decir térmica, cinética, neumática,
gravitatoria o magnética.

Y luego precisas interacciones
de diseño inteligente.

Y esas interacciones permiten
la corrección de errores,

y permiten que las formas
pasen de un estado a otro.

Ahora voy a mostrarles una serie
de proyectos que construimos,

desde sistemas unidimensionales,
bidimensionales, tridimensionales

y hasta cuatridimensionales.

Así que, en sistemas unidimensionales

—este es un proyecto llamado
las proteínas autoplegables—.

La idea es tomar la estructura
tridimensional de una proteína

—en este caso es la proteína crambina—

tomamos el esqueleto —sin ramificaciones,
sin interacciones con el entorno—

y lo fragmentamos en una serie de componentes.

Y luego le incorporamos elástico.

Y cuando lanzo esto al aire y lo atrapo,

tiene la estructura tridimensional completa
de la proteína, con todas sus complejidades.

Y esto nos da un modelo tangible

de la proteína tridimensional
y como esta se pliega

y todas las complejidades
de su geometría.

Entonces podemos estudiar esto
como un modelo físico, intuitivo.

Y también estamos trasladándolo
hacia sistemas bidimensionales

—para que hojas planas puedan plegarse sobre
sí mismas y formar estructuras tridimensionales—.

En tres dimensiones, hicimos
un proyecto el año pasado en TEDGlobal

con Autodesk y Arthut Olson,

en el cual consideramos las partes autónomas

—es decir, partes individuales sin conexiones
previas que pueden unirse con autonomía—.

Y armamos 500 de estos
vasos de precipitado.

Cada uno contenía diferentes
estructuras moleculares

y diferentes colores que podían
ser mezclados y combinados.

Y se los regalamos a todos
los TEDores.

Así que estos se convirtieron
en modelos intuitivos

para comprender cómo funciona el autoensamblaje
molecular en la escala humana.

Este es el virus de la polio.

Si lo sacudes con fuerza se rompe.

Y cuando lo sacudes aleatoriamente

comienza a corregir el error y a
reconstruir la estructura con autonomía.

Y esto demuestra que a través
de la energía aleatoria,

podemos construir formas no aleatorias.

Incluso demostramos que podemos
llevarlo a cabo a gran escala.

El año pasado en TED Long Beach,

construimos una instalación
que construye instalaciones.

La idea era, ¿podemos autoensamblar
objetos del tamaño de un mueble?

Así que construimos una
gran cámara giratoria,

y la gente se acercaba y la hacía
girar rápido o lento,

así agregaban energía al sistema

y conseguían una comprensión intuitiva
del funcionamiento del autoensamblaje

y de cómo podemos usarlo

como técnica de construcción o
manufactura de productos en gran escala.

Pero recuerden, yo dije 4D.

Hoy, por primera vez, estamos
inaugurando un nuevo proyecto,

que es una colaboración con Stratasys,

y se llama impresión en 4D.

La idea detrás de la impresión en 4D

es tomar la impresión 3D multimaterial

—en la cual se pueden depositar
varios materiales—

y se le agrega una nueva capacidad,

la transformación,

que instantáneamente,

las partes pueden transformarse
de una forma a la otra con autonomía.

Y esto es como la robótica
pero sin cables ni motores.

Así que puedes imprimir
esta parte completamente,

y puede transformarse
en algo totalmente distinto.

También trabajamos con Autodesk en un software
que están desarrollando que se llama Project Cyborg.

Y esto nos permite simular este
comportamiento de autoensamblaje

e intentar optimizar qué partes
se pliegan en qué momento.

Pero lo más importante es que podemos
usar este mismo software

para el diseño de sistemas de
autoensamblaje en nanoescala

y sistemas de autoensamblaje
en la escala humana.

Estas son partes impresas
con propiedades multimaterial.

Esta es la primera demostración.

Una cadena única sumergida en agua

que se pliega sobre sí misma
con total autonomía

formando las letras M I T.

Estoy sesgado.

Esta es otra parte, cadena única,
sumergida en un tanque más grande

que por sí mismo puede plegarse para formar
un cubo, una estructura tridimensional.

Así que no hay interacción humana.

Y creemos que esta es la primera vez

que un programa y una transformación

han sido fundidos directamente
en los materiales.

Y esta puede perfectamente
ser la técnica de manufactura

que en el futuro nos permita producir
una infraestructura más adaptable.

Pero sé que probablemente estén pensando,

bueno, todo esto es genial, ¿pero cómo lo
usamos en nuestro ambiente de construcción?

Así que abrí un laboratorio en MIT

y se llama el Laboratorio Autoensamblable.

Y estamos dedicados a intentar
desarrollar materiales programables

para el ambiente de construcción.

Y creemos que hay unos
pocos sectores clave

en los que se podría aplicar
a relativamente corto plazo.

Una de ellas es en ambientes
de condiciones extremas.

Estos son escenarios en los cuales
resulta difícil construir,

nuestras técnicas de construcción
actuales no funcionan,

es demasiado grande, peligroso,
caro, demasiadas partes.

Y el espacio es un
gran ejemplo de esto.

Estamos intentando diseñar
nuevos escenarios para el espacio

que tengan estructuras totalmente
reconfigurables y autoensamblables

que puedan pasar por sistemas
altamente funcionales, de uno a otro.

Volvamos a la infraestructura.

En infraestructura, estamos trabajando con
una compañía de Boston llamada Geosyntec.

Y estamos desarrollando un nuevo paradigma
para los sistemas de tuberías.

Imaginen si las tuberías pudieran
expandirse o contraerse

para cambiar de capacidad o caudal,

o quizás incluso pudieran ondularse como peristálticas
para mover el agua ellas mismas.

Y esto no son bombas o válvulas caras.

Es una tubería que puede programarse
y adaptarse con autonomía.

Así que hoy quisiera recordarles

de las duras realidades de
ensamblaje de nuestro mundo.

Estas son cosas complejas
construidas con partes complejas

que se unen de formas complejas.

Así que me gustaría invitarlos,
sin importar la industria en que trabajen,

a que se nos unan para reinventar
e imaginar el mundo,

cómo las cosas se vinculan desde
la nanoescala hasta la escala humana,

para que podamos pasar de un mundo así

a un mundo un poco más así.

Gracias.

(Aplausos)