Skylar Tibbits: Nastanak „4D ispisa“

3D ispis postao je sofisticiraniji od kasnih 1970-ih; TED govornik Skylar Tibbits oblikuje sljedeći razvoj, koji naziva 4D ispis u kojem je četvrta dimenzija vrijeme. Ova nam tehnologija u nastajanju omogućuje ispis predmeta koji se preoblikuju i samosklapaju tijekom vremena. Zamislite: ispisana kocka koja se slaže pred vašim očima, ili ispisana cijev koja može osjetiti kako se treba raširiti ili stisnuti.

Ovo sam ja kako gradim prototip

punih šest sati.

Ovo je robovski rad na mom vlastitom projektu.

Ovo je kako „uradi sam“ i stvaralački projekti stvarno izgledaju.

A to je analogija za današnji svijet izgradnje i proizvodnje

s brutalnim tehnikama montaže.

I upravo je to razlog zbog kojeg sam počeo proučavati

kako programirati fizičke materijale da grade sami sebe.

Ali postoji i drugi svijet.

Danas se na mikro i nano razinama

događa revolucija bez presedana.

A to je mogućnost programiranja fizičkih i bioloških materijala

da promijene oblik, promijene svojstva,

čak i ako razmišljamo o materiji koja nije
napravljena na bazi silicija.

Postoji program zvan cadnano

koji nam omogućuje da dizajniramo trodimenzionalne oblike

kao što su nano roboti ili sustavi

za unos lijekova i koristimo DNA da samoudružimo te funkcionalne strukture.

Ali ako pogledamo makrorazinu,

postoje ogromni problemi kojima se nije posvetila

nanotehnologija.

Ako pogledamo gradnju i proizvodnju,

postoje ogromne neučinkovitosti,

potrošnja energije i pretjerane tehnike rada.

U infrastrukturi, uzmimo jedan primjer.

Uzmimo cjevovode.

U vodenim cijevima, imamo vodene cijevi

sa stalnim kapacitetom koje imaju stalne brzine protoka, osim skupih pumpi i ventila.

Zakapamo ih u zemlju.

Ako se išta promijeni – ako se okoliš promijeni,

ako se tlo pomakne, ili zahtjevi promjene –

moramo početi ispočetka, izvaditi ih i zamijeniti.

Želio bih predložiti da možemo kombinirati ta dva svijeta,

da možemo kombinirati svijet nanomaterijala

koji se mogu programirati i izgrađenog okoliša.

I ne mislim na automatizirane strojeve.

Ne mislim samo na pametne strojeve koji zamjenjuju ljude.

Mislim na materijale koje možemo programirati da se sami grade.

To se zove samoudruživanje,

što je proces u kojem razbacani dijelovi grade uređenu strukturu

samo kroz lokalne interakcije.

Dakle što trebamo ako želimo ovo napraviti na makrorazini?

Trebamo nekoliko jednostavnih sastojaka.

Prvi sastojak su materijali i geometrija,

i to treba biti usko povezano s izvorom energije.

Možete koristiti pasivnu energiju

kao što je toplina, podrhtavanje, pneumatika,
gravitacija, magnetna energija.

Zatim trebate pametno dizajnirana međudjelovanja.

I ta međudjelovanja omogućuju ispravak

pogrešaka te dopuštaju oblicima da se promijene iz jednog stanja u drugo.

Sada ću vam pokazati nekoliko projekata koje smo napravili,

od jednodimenzionalnih, dvodimenzionalnih, trodimenzionalnih

pa čak i četverodimenzionalnih sustava.

Od jednodimenzionalnih sustava,

ovo je projekt nazvan samoslažući proteini.

Ideja je da uzmete trodimenzionalnu strukturu proteina –

u ovom slučaju to je crambinov protein –

uzmete okosnicu – dakle bez umrežavanja, bez prostornih interakcija –

i izlomite ju u nekoliko dijelova.

I zatim ubacimo elastičnu silu.

Kada ovo bacim u zrak i uhvatim,

ima potpunu trodimenzionalnu strukturu proteina, sve zamršenosti.

I ovo nam daje opipljivi model

trodimenzionalnog proteina i kako se slaže

i sve zamršenosti geometrije.

Možemo proučavati ovaj fizički, intuitivni model.

Također možemo to prevesti u dvodimenzionalne sustave –

dakle ravne ploče koje se mogu samoudružiti u trodimenzionalne strukture.

Za tri dimenzije napravili smo projekt prošle godine na TEDGlobal-u

uz Autodesk i Arthura Olsena

gdje smo gledali autonomne dijelove –

dakle samostalne dijelove koji nisu prethodno povezani kako se mogu sami složiti.

I napravili smo 500 takvih staklenih posudica.

Imale su različite molekularne strukture iznutra

i različite boje koje su se mogle miješati i sparivati.

Dali smo ih svim TEDovcima.

I one su postale intuitivni modeli

za razumijevanje kako molekularno samoudruživanje funkcionira na makrorazini.

Ovo je virus polio.

Jako ga protresite i raspast će se.

I onda ga lagano tresite

i počet će ispravljati pogreške i graditi svoju vlastitu strukturu.

I to je demonstracija kako na nasumičan način

možemo graditi organizirane oblike.

Čak smo dokazali da možemo ovo napraviti u puno većim razmjerima.

Prošle godine na TED Long Beach-u,

napravili smo instalaciju koja pravi instalacije.

Ideja je bila, možemo li samoudružiti objekte veličine namještaja?

Tako da smo sagradili veliku rotirajuću komoru,

i ljudi bi dolazili i vrtjeli komoru brže ili sporije,

dodajući energiju sustavu,

dobivajući intuitivno razumijevanje toga kako samoudruživanje radi

i kako bismo ovo mogli koristiti

kao tehniku konstrukcije ili proizvodnje proizvoda na makrorazini.

Sjećate se, rekao sam 4D.

Danas po prvi put otkrivamo novi projekt

koji je suradnja sa Stratasys

i zove se 4D ispis.

Ideja iza 4D ispisa

jest uzeti multimaterijalan 3D ispis –

tako možete koristiti mnoge materijale –

i dodati novu sposobnost,

što je transformacija,

trenutno

se dijelovi mogu promijeniti iz jednog oblika u drugi potpuno samostalno.

Ovo je kao robotika bez žica ili motora.

Možete potpuno ispisati ovaj dio,

i on se može promijeniti u nešto drugo.

Također smo radili s Autodesk-om na programu
koji razvijaju koji se zove Project Cyborg.

To nam omogućuje da simuliramo samoudruživanje

i pokušamo optimizirati koji se dijelovi kada savijaju.

Ali najvažnije, možemo koristiti ovaj isti program

za dizajn samoudruživajućih nanosustava

i samoudružujućih sustava ljudske veličine.

Ovo su dijelovi ispisani s multimaterijalnim svojstvima.

Evo prve demonstracije.

Jedna nit umočena u vodu

koja se potpuno samostalno samoudružuje

u slova M I T.

Pristran sam.

Ovo je drugi dio, jedna nit umočena u veći spremnik

koja se samoudružuje u kocku, trodimenzionalnu strukturu.

Dakle bez ljudske interakcije.

I mislimo da je ovo prvi put

da su program i transformacija

ugrađeni direktno u same materijale.

Ovo bi također mogla biti proizvodna tehnika

koja omogućuje proizvodnju prilagodljivije infrastrukture u budućnosti.

Znam da vjerojatno mislite,

ok, to je impresivno, ali kako ćemo koristiti išta od ovih stvari u trenutnom okolišu?

Osnovao sam laboratorij u MIT-u

koji se zove Self-Assembly Lab.

Odlučili smo pokušati razviti materijale

koji se mogu programirati za izgrađeni okoliš.

Mislim da postoji nekoliko ključnih sektora

u kojima postoje primjene u prilično kratkoročnom razdoblju.

Jedan od njih je u ekstremnim okolišima.

To su područja u kojima je teško graditi,

gdje naše sadašnje tehnike gradnje ne rade,

preveliko je, preopasno je, preskupo je, ima previše dijelova.

Svemir je odličan primjer.

Pokušavamo dizajnirati nove ideje za svemir

koje imaju potpuno rekonfigurabilne i samoudružujuće strukture

koje se mogu mijenjati iz jednog vrlo
funkcionalnog sustava u drugi.

Vratimo se infrastrukturi.

U infrastrukturi, radimo s tvrtkom iz
Bostona koja se zove Geosyntec.

Razvijamo novu paradigmu za cjevovode.

Zamislite da se vodene cijevi mogu proširiti ili suziti

kako bi promijenile kapacitet ili brzinu protoka,

ili kada bi se čak gibale poput peristaltike
i tako same pokretale vodu.

Dakle ovo nisu skupe pumpe ili ventili.

Ovo je potpuno programibilna i adaptivna samostalna cijev.

Ono na što vas danas želim podsjetiti

je teška realnost montaže u našem svijetu.

To su komplicirane stvari izgrađene od kompliciranih dijelova

koji se spajaju na komplicirane načine.

Volio bih vas pozvati, iz koje god da ste industrije,

da nam se pridružite u obnovi i novoj viziji svijeta,

kako se stvari mogu složiti iz nanosvijeta u makrosvijet

i kako možemo od svijeta kao što je ovaj

doći do svijeta koji je sličniji ovome.

Hvala vam.

(Pljesak)