O surgimento da "impressora 4D"

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.

Este sou eu montando um protótipo

durante seis horas sem parar.

Este é um trabalho escravo
para meu próprio projeto.

É assim que são o faça-você-mesmo e
o Maker Movements de verdade.

E esta é uma analogia para o mundo
de hoje da manufatura e da construção

com técnicas de montagem de força bruta.

E é por isso exatamente
que comecei a estudar

como programar materiais físicos
para se autoconstruírem.

Mas há um outro mundo.

Hoje, nas escalas micro e nano,

está acontecendo uma revolução
sem precedentes.

E é a capacidade de programar
materiais físicos e biológicos

para mudar de forma, alterar propriedades

e até mesmo computar
sem componentes feitos de silício.

Há inclusive um 'software' chamado cadnano

que nos permite projetar
formas tridimensionais

como nanorrobôs e sistemas
de aplicação de medicamentos

e usar o DNA para automontar
essas estruturas funcionais.

Mas, se olharmos na escala humana,

há problemas enormes
que não estão sendo tratados

por essas tecnologias em nanoescala.

Se olharmos para a construção
e a manufatura,

há enormes ineficiências,
consumo de energia

e técnicas de trabalho excessivas.

Na infraestrutura, vamos ver um exemplo.

Pegue a canalização.

Na canalização da água, temos
uma capacidade fixa para os encanamento

que têm taxas fixas de fluxo,
com exceção de bombas e válvulas caras.

Nós os enterramos no solo.

Se algo muda -- se o ambiente muda,

o solo se movimenta ou exige mudanças --

temos que começar da estaca zero,
removê-los e substituí-los.

Então, gostaria de propor
que combinássemos esses dois mundos

que combinássemos o mundo dos materiais
adaptativos programáveis da nanoescala

e construíssemos o ambiente.

E não me refiro a máquinas automáticas.

Não me refiro apenas a máquinas
inteligentes que substituem humanos,

mas a materiais programáveis
que se autoconstroem.

E isso é chamado automontagem,

que é um processo pelo qual partes
desordenadas constroem

uma estrutura ordenada
apenas pela interação local.

Então, de que precisamos se queremos
fazer isso na escala humana?

Precisamos de uns poucos
ingredientes simples.

O primeiro ingrediente
é materiais e geometria,

e isso precisa estar estreitamente
ligado com a fonte de energia.

E você pode usar energia passiva:

calor, tremor, pneumática,
gravidade, magnética.

Então você precisa de interações
projetadas inteligentemente.

E essas interações permitem
correção de erros,

e permitem que formas passem
de um estado para outro estado.

Agora vou mostrar uma série
de projetos que construímos,

de sistemas unidimensionais,
bidimensionais, tridimensionais

e até mesmo quadridimensionais.

Em projetos unidimensionais --

este é um projeto chamado
de proteínas autodobráveis.

E a ideia é que pegamos a estrutura
tridimensional de uma proteína,

neste caso é a proteína "crambin",

pegamos a espinha dorsal,
portanto sem ligações cruzadas,

sem interações ambientais, e quebramos
isso numa série de componentes.

Então acrescentamos elástico.

Quando você a joga para
o alto no ar e a pega,

ela tem a estrutura tridimensional
completa da proteína, toda a complexidade.

E isso nos dá um modelo tangível

da proteína tridimensional
e como ela se dobra

e toda a complexidade da geometria.

Então podemos estudar isto
como um modelo físico, intuitivo.

E estamos transformando
isso em sistemas bidimensionais,

assim, lâminas planas podem autodobrar-se
em estruturas tridimensionais.

Em três dimensões, fizemos um projeto,
ano passado, no TEDGlobal,

com Autodesk e Arthur Olson,

no qual observamos partes autônomas,

partes individuais,
não pré-conectadas

que podem se juntar sozinhas.

Montamos 500 destas provetas.

Elas tinham estruturas moleculares
diferentes dentro

e cores diferentes que podiam
ser misturadas e combinadas.

Nós as demos a todos os TEDsters.

E esses se tornaram modelos intuitivos

para compreender como funciona
a automontagem molecular na escala humana.

Este é o vírus da pólio.

Você o chacoalha fortemente
e ele se quebra.

Então você o chacoalha ao acaso

e ele começa a corrigir os erros
e constrói a estrutura sozinho.

E isto está demonstrando
que pela energia aleatória

podemos construir formas não aleatórias.

Até mesmo demonstramos que podemos
fazer isso numa escala muito maior.

Ano passado, em TED Long Beach,

construímos uma instalação
que constrói instalações.

A ideia era: poderíamos automontar
objetos na escala de mobília?

Então construímos uma grande
câmara rotatória,

e as pessoas apareciam e giravam
a câmara mais rápido ou mais devagar,

acrescentando energia ao sistema

e conseguindo uma compreensão intuitiva
de como funciona a automontagem

e de que forma poderíamos usar isso

como uma técnica, em macroescala,
para construção ou manufatura de produtos.

Lembrem-se, eu disse 4D.

Portanto, hoje, pela primeira vez,
estamos revelando um novo projeto,

que é uma colaboração com Stratasys,

e é chamado de impressora 4D.

A ideia por trás da impressora 4D

é que você pega uma impressora 3D
de multimateriais,

você pode colocar múltiplos materiais,

e você acrescenta uma nova capacidade,

que é transformação,

para que, exatamente na base,

as partes se transformem diretamente
de uma forma para outra sozinhas.

Isto é como robótica sem fios ou motores.

Assim, você imprime esta parte

e ela pode transformar-se em outra coisa.

Também trabalhamos com a Autodesk
num software que estavam desenvolvendo,

chamado Projeto Cyborg.

E isto nos permite estimular
esse comportamento de automontagem

e tentar otimizar quando
e quais partes estão se dobrando.

Mais importante, podemos
usar este mesmo software

para o projeto de sistemas
de automontagem em nanoescala

e sistemas de automontagem
na escala humana.

Estas são partes sendo impressas
com propriedades de multimaterial.

Eis a primeira demonstração.

Um único cordão mergulhado em água

que se dobra completamente sozinho

nas letras M I T.

Estou sendo tendencioso.

Esta é uma outra parte, cordão único
mergulhado em um tanque maior,

que se dobra em um cubo,
uma estrutura tridimensional, sozinho.

Sem interação humana.

E achamos que esta é a primeira vez

que um programa e uma transformação

foram introduzidos diretamente
nos próprios materiais.

E isso também poderia ser
a técnica de manufatura

que nos permitiria
produzir infraestrutura

mais adaptativa no futuro.

Sei que provavelmente estão pensando:

isso é legal, mas como é usado
para o ambiente de construção?

Abri um laboratório no MIT,

chamado de Laboratório de Automontagem.

E estamos nos dedicando a tentar
desenvolver materiais programáveis

para o ambiente de construção.

E há alguns setores chave
que têm muitas utilizações de curto prazo.

Uma dessas é em ambientes extremos.

Estes são cenários
nos quais é difícil construir,

nossas técnicas de construção
atuais não funcionam,

é grande demais, é perigoso demais,
é caro, partes demais.

E o espaço é um grande exemplo para isso.

Estamos tentando projetar
novos cenários para o espaço

com estruturas completamente
reconfiguráveis e automontáveis,

que possam passar de uns para
outros sistemas altamente funcionais.

Voltemos à infraestrutura.

Trabalhamos com uma empresa
nos arredores de Boston,

chamada Geosyntec.

E estamos desenvolvendo
um novo paradigma para encanamentos.

Imagine se os encanamentos
pudessem expandir ou contrair

para mudar a capacidade ou o fluxo,

ou talvez mover-se em ondulações,
como movimentos peristálticos,

para que eles mesmos conduzam a água.

Não são bombas e válvulas caras.

Este é um encanamento inteiramente
programável e adaptativo por si mesmo.

Quero lembrá-los, hoje,

das difíceis realidades
de montagem em nosso mundo.

Estas são coisas complexas construídas
com partes complexas

que se juntam de formas complexas.

Gostaria de convidá-los,
seja qual for a indústria de onde vêm,

a juntar-se a nós para reinventar
e reimaginar o mundo,

como as coisas se unem
da nanoescala para a escala humana,

para que possamos ir de um mundo como este

para um mundo que é mais assim.

Obrigado.

(Aplausos)