1
00:00:01,119 --> 00:00:07,063
Mă bucur să fiu aici în seara asta,
să vă spun la ce lucrăm de peste doi ani.
2
00:00:07,063 --> 00:00:09,622
Este în domeniul fabricării aditive,
3
00:00:09,622 --> 00:00:11,816
cunoscută și ca „imprimare 3D”.
4
00:00:12,346 --> 00:00:14,391
Vedeți obiectul acesta?
5
00:00:14,391 --> 00:00:17,799
Pare destul de simplu,
dar e foarte complex în același timp.
6
00:00:18,419 --> 00:00:21,910
Este un set de structuri
geodezice concentrice,
7
00:00:21,910 --> 00:00:24,415
cu legături între ele.
8
00:00:24,945 --> 00:00:30,937
În acest context, nu poate fi produs
prin tehnici traditionale de producție.
9
00:00:31,417 --> 00:00:35,390
Din cauza simetriei nu poate fi
produs prin injecție într-o matriță.
10
00:00:35,390 --> 00:00:38,720
Nu poate fi nici prelucrat prin așchiere.
11
00:00:39,200 --> 00:00:41,867
Asta e o treabă pentru o imprimantă 3D.
12
00:00:41,867 --> 00:00:46,388
Dar majoritatea imprimantelor 3D
au nevoie de 3–10 ore s-o fabrice.
13
00:00:46,388 --> 00:00:50,644
Noi ne vom încumeta
s-o realizăm acum pe scenă,
14
00:00:50,644 --> 00:00:53,141
în cele 10 minute ale acestei prezentări.
15
00:00:53,141 --> 00:00:55,030
Urați-ne noroc.
16
00:00:56,270 --> 00:00:59,304
De fapt denumirea de imprimare 3D
e improprie.
17
00:00:59,304 --> 00:01:03,139
În realitate e imprimare 2D
repetată de multe ori.
18
00:01:03,609 --> 00:01:07,761
De fapt utilizează tehnologii
asociate cu imprimarea 2D.
19
00:01:08,441 --> 00:01:12,800
De exemplu, imprimanta cu jet de cerneală
pune cerneală pe pagină
20
00:01:12,800 --> 00:01:14,000
ca să facă litere.
21
00:01:14,000 --> 00:01:17,526
Apoi faci asta iar și iar
ca să construiești un obiect 3D.
22
00:01:18,596 --> 00:01:21,157
În microelectronică
se folosește litografia
23
00:01:21,157 --> 00:01:24,485
pentru a face în mod similar
tranzistori și circuite integrate,
24
00:01:24,485 --> 00:01:26,859
pentru a construi o structură
de mai multe ori.
25
00:01:26,859 --> 00:01:29,943
Toate astea sunt tehnologii
de imprimare 2D.
26
00:01:30,423 --> 00:01:34,027
Eu sunt chimist, și studiez și materiale,
27
00:01:34,027 --> 00:01:36,491
iar co-inventatorii mei
studiază și ei materialele,
28
00:01:36,491 --> 00:01:38,800
unul e chimist, celalalt fizician,
29
00:01:38,800 --> 00:01:41,936
și am început să fim interesați
de imprimarea 3D.
30
00:01:42,406 --> 00:01:47,641
Foarte adesea, după cum știți,
ideile noi sunt simple conexiuni
31
00:01:47,641 --> 00:01:51,044
între oameni cu experiențe diferite
în comunități diferite.
32
00:01:51,044 --> 00:01:53,381
Tot asta e și povestea noastră.
33
00:01:54,541 --> 00:01:56,662
Noi am fost inspirați
34
00:01:56,662 --> 00:02:00,773
de scena din „Terminator 2” cu T-1000.
35
00:02:01,283 --> 00:02:06,706
Ne-am gândit: de ce n-ar putea
o imprimantă 3D să facă asta,
36
00:02:06,706 --> 00:02:11,172
să ai un obiect
care se ridică dintr-o baltă,
37
00:02:11,172 --> 00:02:13,420
practic în timp real,
38
00:02:13,420 --> 00:02:15,749
practic fără risipă de materiale,
39
00:02:15,749 --> 00:02:17,931
pentru a face un produs excelent?
40
00:02:17,931 --> 00:02:19,298
Exact ca în filme.
41
00:02:19,298 --> 00:02:22,877
Am putea fi oare inspirați de Hollywood
42
00:02:22,877 --> 00:02:26,214
să găsim metode
de a realiza asta în realitate?
43
00:02:26,214 --> 00:02:28,230
Asta ne-am propus.
44
00:02:28,670 --> 00:02:31,667
Prin abordarea noastră, dacă am reuși,
45
00:02:31,667 --> 00:02:34,251
am putea rezolva fundamental
cele trei probleme
46
00:02:34,251 --> 00:02:37,836
care împiedică imprimarea 3D
să fie un proces de producție.
47
00:02:37,836 --> 00:02:40,397
Mai întâi, imprimarea 3D
durează o veșnicie.
48
00:02:40,397 --> 00:02:45,001
Există ciuperci care cresc mai repede
decât piesele imprimate 3D.
49
00:02:45,001 --> 00:02:46,561
(Râsete)
50
00:02:46,971 --> 00:02:49,677
Procesul de imprimare strat cu strat
51
00:02:49,677 --> 00:02:52,199
duce la defecte în proprietățile mecanice.
52
00:02:52,199 --> 00:02:55,536
Printr-o creștere continuă
am putea elimina aceste defecte.
53
00:02:56,016 --> 00:03:01,988
Iar dacă am putea crește foarte repede,
am putea începe să folosim materiale
54
00:03:01,988 --> 00:03:05,842
care se cimentează de la sine
și am putea avea proprietăți uimitoare.
55
00:03:05,842 --> 00:03:09,931
Dacă am reuși să imităm Hollywood-ul,
56
00:03:09,931 --> 00:03:13,662
am putea să rezolva producția 3D.
57
00:03:14,582 --> 00:03:17,823
Abordarea noastră e
de a folosi cunoștințe standard
58
00:03:17,823 --> 00:03:20,333
din chimia polimerilor,
59
00:03:20,333 --> 00:03:26,042
de a folosi lumina și oxigenul
pentru a crește piesele continuu.
60
00:03:27,152 --> 00:03:30,099
Lumina și oxigenul funcționează
în moduri diferite.
61
00:03:30,099 --> 00:03:32,981
Lumina poate converti o rășină
într-un corp solid,
62
00:03:32,981 --> 00:03:35,605
poate converti un lichid într-un solid.
63
00:03:35,605 --> 00:03:38,159
Oxigenul inhibă acest proces.
64
00:03:38,609 --> 00:03:44,330
Așadar lumina și oxigenul sunt
la poli opuși din punct de vedere chimic,
65
00:03:44,330 --> 00:03:48,091
și dacă am putea controla în spațiu
lumina și oxigenul,
66
00:03:48,091 --> 00:03:50,328
am putea controla acest proces.
67
00:03:50,328 --> 00:03:53,589
L-am denumit CLIP: producție continuă
la interfața cu lichidul.
68
00:03:53,589 --> 00:03:56,265
Are trei componente funcționale.
69
00:03:56,265 --> 00:04:00,156
Mai întâi are un rezervor
care conține lichid,
70
00:04:00,156 --> 00:04:02,165
exact ca T-1000 din film.
71
00:04:02,165 --> 00:04:04,421
La fund rezervorul
are o fereastră specială.
72
00:04:04,421 --> 00:04:06,402
Mă voi întoarce la ea.
73
00:04:06,402 --> 00:04:09,692
Apoi are o placă pe care
o coborâm în lichid
74
00:04:09,692 --> 00:04:12,481
și care va ridica obiectul din lichid.
75
00:04:12,481 --> 00:04:16,465
A treia componentă e un sistem
digital de proiecție a luminii,
76
00:04:16,465 --> 00:04:18,175
sub rezervor,
77
00:04:18,175 --> 00:04:21,578
care iluminează cu lumină ultravioletă.
78
00:04:22,238 --> 00:04:25,511
Elementul cheie e fereastra
de la fundul rezervorului,
79
00:04:25,511 --> 00:04:27,890
care e un compozit,
o fereastră foarte specială.
80
00:04:27,890 --> 00:04:31,626
Nu e doar transparentă pentru lumină,
ci și permeabilă pentru oxigen.
81
00:04:31,626 --> 00:04:34,985
Are caracteristicile
unei lentile de contact.
82
00:04:35,825 --> 00:04:37,726
Iată cum se desfășoară procesul.
83
00:04:37,726 --> 00:04:40,910
Vedeți cum la coborârea plăcii în lichid,
84
00:04:40,910 --> 00:04:45,169
în procesul tradițional,
cu o fereastră impermeabilă la oxigen,
85
00:04:45,169 --> 00:04:48,198
faci un tipar bidimensional
86
00:04:48,198 --> 00:04:51,500
și rămâi cu tiparul lipit pe geam,
cu fereastra tradițională,
87
00:04:51,500 --> 00:04:55,352
așa încât ca să produci următorul strat
trebuie să-l separi,
88
00:04:55,352 --> 00:04:58,211
să introduci din nou rășină,
să-l repoziționezi
89
00:04:58,211 --> 00:05:00,530
și să repeți procesul iar și iar.
90
00:05:01,070 --> 00:05:03,334
Dar cu fereastra noastră specială,
91
00:05:03,334 --> 00:05:06,433
când vine oxigenul prin partea de jos
92
00:05:06,433 --> 00:05:09,056
și dă peste el lumina,
93
00:05:09,056 --> 00:05:11,346
oxigenul acela inhibă reacția.
94
00:05:11,796 --> 00:05:13,500
Formăm o zonă moartă.
95
00:05:14,370 --> 00:05:18,859
Această zonă moartă e groasă
de ordinul zecilor de microni,
96
00:05:18,859 --> 00:05:21,796
adică de 2–3 ori cât diametrul
unei globule roșii,
97
00:05:21,796 --> 00:05:24,317
la interfața cu fereastra rămâne lichid.
98
00:05:24,317 --> 00:05:26,687
Ridicăm acest obiect,
99
00:05:26,687 --> 00:05:28,919
și, cum spuneam în articolul din Science,
100
00:05:28,919 --> 00:05:32,962
schimbând concentrația de oxigen
putem schimba grosimea zonei moarte.
101
00:05:33,452 --> 00:05:36,064
Așadar avem mai multe variabile cheie
pe care le controlăm:
102
00:05:36,064 --> 00:05:40,259
cantitatea de oxigen, lumina,
intensitatea luminii, doza de cimentat,
103
00:05:40,259 --> 00:05:42,261
vâscozitatea, geometria,
104
00:05:42,261 --> 00:05:46,007
și utilizăm programe foarte sofisticate
pentru a controla acest proces.
105
00:05:46,487 --> 00:05:48,800
Rezultatul este uimitor.
106
00:05:49,260 --> 00:05:54,016
Este de 25–100 de ori mai rapid
decât imprimarea 3D tradițională.
107
00:05:54,016 --> 00:05:56,000
E ceva revoluționar.
108
00:05:56,000 --> 00:06:00,686
În plus, în funcție de capacitatea
de a aduce lichid la acea suprafață,
109
00:06:00,686 --> 00:06:03,256
putem mări viteza de 1000 de ori,
cred eu.
110
00:06:04,066 --> 00:06:08,203
Iar asta aduce posibilitatea
generării de multă căldură
111
00:06:08,203 --> 00:06:12,116
și, ca inginer chimist,
mă bucur de transferul de căldură
112
00:06:12,116 --> 00:06:15,875
și de ideea că vom avea cândva
imprimante 3D răcite cu apă
113
00:06:15,875 --> 00:06:18,077
pentru că funcționează așa rapid.
114
00:06:18,077 --> 00:06:22,300
În plus, pentru că producem prin creștere,
eliminăm stratificarea,
115
00:06:22,300 --> 00:06:24,234
iar piesele sunt monolitice.
116
00:06:24,234 --> 00:06:26,274
Nu se mai vede structura suprafeței.
117
00:06:26,274 --> 00:06:29,057
Avem suprafețe netede la nivel molecular.
118
00:06:29,057 --> 00:06:33,297
Proprietățile mecanice
ale celor mai multe piese imprimate 3D
119
00:06:33,297 --> 00:06:39,143
sunt renumite că depind
de orientarea imprimării,
120
00:06:39,143 --> 00:06:41,104
din cauza structurii stratificate.
121
00:06:41,104 --> 00:06:43,699
Dar prin metoda noastră
122
00:06:43,699 --> 00:06:47,038
proprietățile nu mai depind
de direcția imprimării.
123
00:06:47,038 --> 00:06:50,137
Acestea arată ca niște piese
create prin injecție,
124
00:06:50,137 --> 00:06:53,629
metodă foarte diferită
de imprimarea 3D tradițională.
125
00:06:54,269 --> 00:07:00,439
Mai mult, ne putem utiliza întregul
manual de chimie a polimerilor,
126
00:07:00,439 --> 00:07:02,728
putem gândi procese chimice
127
00:07:02,728 --> 00:07:07,288
care să dea proprietățile dorite
obiectului 3D.
128
00:07:07,288 --> 00:07:09,389
(Aplauze)
129
00:07:09,389 --> 00:07:11,249
Iată-l! E grozav!
130
00:07:13,989 --> 00:07:17,447
Riști mereu ca experimentul
să nu funcționeze pe scenă.
131
00:07:18,056 --> 00:07:20,994
Putem avea materiale
cu proprietăți mecanice grozave.
132
00:07:20,994 --> 00:07:23,214
Pentru prima dată,
putem crea elastomeri
133
00:07:23,214 --> 00:07:25,765
cu elasticitate mare
sau cu amortizare mare.
134
00:07:25,765 --> 00:07:29,098
Gândiți-vă la controlul vibrațiilor
sau teniși grozavi, de exemplu.
135
00:07:29,098 --> 00:07:32,598
Putem face materiale
cu o rezistență incredibilă,
136
00:07:32,598 --> 00:07:36,404
raport rezistență/masă excelent,
materiale foarte rezistente,
137
00:07:36,404 --> 00:07:38,427
elastomeri realmente grozavi.
138
00:07:38,427 --> 00:07:41,102
Prindeți-o acolo în public.
139
00:07:41,102 --> 00:07:43,698
Deci proprietăți materiale grozave.
140
00:07:44,108 --> 00:07:48,613
Șansa pe care o avem acum,
dacă putem crea o piesă
141
00:07:48,613 --> 00:07:51,233
care să aibă proprietățile piesei finite,
142
00:07:51,233 --> 00:07:53,903
și o facem la viteze revoluționare,
143
00:07:53,903 --> 00:07:56,590
putem transforma radical
industria prelucrătoare.
144
00:07:56,590 --> 00:07:58,706
În prezent în industrie
145
00:07:58,706 --> 00:08:02,558
are loc așa-zisul
proces digital de producție:
146
00:08:02,558 --> 00:08:07,647
pornim de la desenele CAD, un proiect,
la un prototip, apoi la producție.
147
00:08:07,647 --> 00:08:11,010
Adesea procesul digital este întrerupt
direct la prototip,
148
00:08:11,010 --> 00:08:12,872
nu se ajunge la producție,
149
00:08:12,872 --> 00:08:16,412
majoritatea pieselor neavând
proprietățile produsului finit.
150
00:08:16,412 --> 00:08:19,258
Acum putem conecta procesul digital
151
00:08:19,258 --> 00:08:22,987
de la proiect, la prototip, la producție.
152
00:08:22,987 --> 00:08:27,226
Această șansă deschide multe posibilități,
153
00:08:27,226 --> 00:08:31,129
de la mașini eficiente
cu proprietăți structurale grozave,
154
00:08:31,129 --> 00:08:33,080
cu un raport rezistență/masă mare,
155
00:08:33,080 --> 00:08:36,508
elici noi pentru turbine,
tot felul de lucruri minunate.
156
00:08:37,498 --> 00:08:42,443
Gândiți-vă că aveți nevoie de un stent
într-o situație de urgență.
157
00:08:42,443 --> 00:08:46,593
În loc ca medicul să scoată
un stent din dulap,
158
00:08:46,593 --> 00:08:48,732
unde are doar mărimi standard,
159
00:08:48,732 --> 00:08:52,978
ai putea avea un stent făcut
pentru tine, pentru propria ta anatomie,
160
00:08:52,978 --> 00:08:54,789
pentru vasele tale de sânge,
161
00:08:54,789 --> 00:08:57,598
imprimat într-o situație de urgență,
în timp real,
162
00:08:57,598 --> 00:09:01,217
cu proprietăți încât stentul
să se dizolve în 18 luni.
163
00:09:01,217 --> 00:09:02,587
Cu adevărat revoluționar.
164
00:09:02,587 --> 00:09:05,743
Sau stomatologie digitală,
să ți se imprime aceste structuri
165
00:09:05,743 --> 00:09:08,614
în timp ce ești pe scaunul stomatologului.
166
00:09:09,024 --> 00:09:13,150
Iată ce structuri fac studenții mei
la Universitatea Carolina de Nord.
167
00:09:13,150 --> 00:09:16,273
Sunt structuri microscopice uimitoare.
168
00:09:16,273 --> 00:09:19,539
Știți, omenirea se pricepe bine
la nanofabricație.
169
00:09:20,009 --> 00:09:23,599
Legea lui Moore a împins lucrurile
până la 10 microni și mai jos.
170
00:09:23,599 --> 00:09:25,041
Suntem foarte buni.
171
00:09:25,041 --> 00:09:30,531
Dar este foarte greu să faci lucruri
între 10 și 1000 microni, scala mezo.
172
00:09:31,071 --> 00:09:35,160
Tehnicile substractive din industria
siliciului nu pot face asta prea bine,
173
00:09:35,160 --> 00:09:37,009
nu poți coroda plachetele așa bine.
174
00:09:37,009 --> 00:09:38,929
Dar acest proces e atât de blând,
175
00:09:38,929 --> 00:09:41,354
putem crește aceste obiecte
de jos în sus
176
00:09:41,354 --> 00:09:43,350
folosind un proces aditiv
177
00:09:43,350 --> 00:09:45,783
și face lucruri uimitoare
în zeci de secunde,
178
00:09:45,783 --> 00:09:48,142
deschizând calea pentru
noi tehnologii de senzori,
179
00:09:48,142 --> 00:09:50,737
noi metode de medicație,
180
00:09:50,737 --> 00:09:54,419
noi aplicații „laborator pe un cip”,
lucruri absolut revoluționare.
181
00:09:55,149 --> 00:09:59,813
Așadar șansa de a face
o piesă în timp real
182
00:09:59,813 --> 00:10:02,706
cu proprietăți piesă finită
183
00:10:02,706 --> 00:10:05,462
deschide larg porțile imprimării 3D.
184
00:10:06,232 --> 00:10:10,772
Iar noi ne bucurăm imens,
pentru că ne plasează la intersecția
185
00:10:10,772 --> 00:10:15,179
dintre hardware, software
și știința moleculară.
186
00:10:15,749 --> 00:10:19,895
Și abia aștept să-i văd pe designerii
și inginerii din întreaga lume
187
00:10:19,895 --> 00:10:22,389
punând la treabă această tehnologie.
188
00:10:22,389 --> 00:10:24,368
Mulțumesc că m-ați ascultat.
189
00:10:24,368 --> 00:10:29,727
(Aplauze)