Tänk på möjligheterna från 4-D-tryckt material som omvandlar undervattnet, eller fibrer som snäpper till en viss form när de skärs ut ur en platt panel, eller locka flytande sand i havet till att bygga konstgjorda öar, och du kommer att ha en uppfattning om bredden av forskning som Skylar Tibbits, MIT docent i designforskning vid Institutionen för arkitektur, förföljer.

Tibbits' Self-Assembly Lab vid MIT demonstrerade, genom studier i en vattentank som simulerar havsförhållanden, att specifika geometrier skulle kunna generera självorganiserande sandbarer och stränder. För att testa detta tillvägagångssätt i den verkliga världen, labbet genomför för närvarande fältexperiment baserat på deras labbarbete med en grupp som heter Invena på Maldiverna – en kedja av öar, eller atoller, i Indiska oceanen, av vilka många riskerar erosion och, som värst, nedsänkning från stigande havsnivåer.

Vind och vågor bygger naturligt upp sandstänger i havsmiljön och sveper lika naturligt bort dem. Idén med Maldiverna-projektet är att utnyttja vågornas kraft och deras interaktion med specifikt placerade undervattensblåsor för att främja sandansamling där det behövs som mest för att skydda kustområden från översvämningar, snarare än att bygga landbaserade barriärer som oundvikligen är bortslitna eller överväldigade.

Sand ensam säkerställer kanske inte beständighet till dessa "riktade" öar, så Self-Assembly Lab hoppas kunna införliva vegetation i framtida insatser, utifrån klassiska motiv av landskapsteknik som mangroveskogar som förankrar ett ekosystem. "I blåsorna under vattnet, du kan så dem med vegetation för att få dem att stanna, " sa Tibbits i en presentation till MIT Industrial Liaison Programs forsknings- och utvecklingskonferens den 13 november.

Tibbits diskuterade också sina samarbeten om "4-D-utskrift, "objekt som bildas av multimaterial 3-D-utskrift men utformade för att transformeras över tid, om denna omvandling aktiveras av mekanisk stress, vatten absorption, ljusexponering, eller någon annan mekanism. En metod för att skapa anpassningsbara material är att para ihop två olika material som expanderar eller drar ihop sig i olika takt. I ett samarbete med Stratasys och Autodesk, han designade en enda sträng av material som, så snart den är nedsänkt i vatten, viker sig till bokstäverna M—I—T.

Jobbar med BMW, Self-Assembly Lab designade silikonkuddar som är 3D-tryckta i vätska och kan blåsas upp cell för cell, på så sätt ändra sin övergripande form, styvhet, eller rörelse. Detta material kan vara grunden för bekvämare sittplatser som anpassar sig till individuella passagerare.

Self-Assembly Lab bedriver aktiv textilforskning i samarbete med försörjningsministeriet, fiberextruderingsspecialitetsföretaget Hills Inc., University of Maine, och Iowa State University. Än så länge, gruppen har producerat tröjagarn som kan värmas för att anpassa sig till en enskild bärares kroppsform, med ett långsiktigt mål att producera klimatanpassade textilier. Detta arbete är delvis finansierat av Advanced Functional Fabrics of America, och den delen av forskningen administreras genom Materialforskningslaboratoriet.

Self-Assembly Lab utvecklade också en metod för att 3-D-printa flytande metall till pulver som skapar färdigformade delar som kan lyftas ut ur pulvret. Delarna är gjorda av ett material som kan smältas om för att bilda nya delar.

Använda kolbaserade material i ett projekt för Airbus, Self-Assembly Lab utvecklade tunna blad som kan vikas och krulla av sig själva för att kontrollera luftflödet till motorn. Det "programmerbara" kolarbetet utfördes med Carbitex LLC, Autodesk, och MIT:s centrum för bitar och atomer.

För ett stolprojekt med Biesse och Wood-Skin, Self-Assembly Lab designade ett litet bord som kombinerar 3D-tryckta träfiberpaneler och förspända textilier. Bordet kan fraktas platt, hoppa sedan in i flera olika arrangemang på grund av textilens flexibilitet.

Genom att 3D-printa ett styvare material i ett cirkulärt mönster på ett platt nät, till exempel, forskarna visade att om man skär ut cirkeln från det platta planet får den en hyperbolisk parabelform. Forskarna inkluderar MIT datavetenskap professor Erik Demaine; Christophe Guberan, en besökande produktdesigner från Schweiz; och David Costanza MA '13, SM '15.

Tibbits arbetade med Steelcase för att utveckla en process för 3D-utskrift av plast till vätska för möbeldelar, kallas snabb flytande utskrift. Denna process skriver ut i ett gelbad för att ge stöd åt de tryckta delarna och minimera gravitationseffekten. Med denna tryckteknik kan de skriva ut delar i centimeter- till meterskala på minuter till timmar med en rad högkvalitativa industrimaterial som silikongummi, polyuretan, och akryl.

Det gemensamma temat för alla dessa olika projekt är Tibbits övertygelse att framtiden för industriell produktion ligger i den transformativa kraften i att utnyttja smarta, programmerbara material. "Vi vill fundera på vad som kommer härnäst och se om vi verkligen kan leda det, " säger Tibbits.

Den här historien återpubliceras med tillstånd av MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), en populär webbplats som täcker nyheter om MIT-forskning, innovation och undervisning.