Tracking-Codes zur Authentifizierung von Original-3D-Druckteilen

23.08.2018 - USA

Der weltweite Markt für 3D-Druckteile ist ein 5-Milliarden-Dollar-Geschäft mit einer globalen Lieferkette, die das Internet, E-Mail und die Cloud einbezieht - was eine Reihe von Möglichkeiten für Fälschungen und Diebstahl geistigen Eigentums schafft. Fehlerhafte Teile, die aus gestohlenen Konstruktionsdateien gedruckt werden, könnten verheerende Folgen haben: Experten sagen voraus, dass bis 2021 75 Prozent der neuen zivilen und militärischen Flugzeuge mit 3D-gedruckten Triebwerken, Flugzeugzellen und anderen Komponenten fliegen werden, und der Einsatz von AM bei der Herstellung von medizinischen Implantaten wird in den nächsten zehn Jahren um 20 Prozent pro Jahr zunehmen.

Ein Team der NYU Tandon School of Engineering hat einen Weg gefunden, die Provenienz eines Teils durch den Einsatz von QR-Codes (Quick Response) auf innovative Weise zu beweisen. Sie beschreiben eine Methode zur Umwandlung von QR-Codes, Barcodes und anderen passiven Tags in dreidimensionale Merkmale, die so versteckt sind, dass sie weder die Integrität des Bauteils gefährden noch sich bei Fälschern melden, die die Möglichkeit haben, das Bauteil nachzubilden.

Der bekannte Materialforscher Nikhil Gupta, außerordentlicher Professor für Maschinenbau an der NYU Tandon; Fei Chen, ein Doktorand unter Gupta; und die gemeinsamen Forscher Nektarios Tsoutsos, Michail Maniatakos und Khaled Shahin von NYU Abu Dhabi, erläutern, wie sie den schichtweisen AM-Druckprozess genutzt haben, um QR-Codes in ein 3D-Schachspiel zu verwandeln. Gupta's Team entwickelte ein Schema, das einen QR-Code innerhalb einer CAD-Datei " zerlegt ", so dass er mehrere falsche Gesichter - Dummy-QR-Tags - an einen Mikro-CT-Scanner oder ein anderes Scangerät präsentiert. Nur ein vertrauenswürdiger Drucker oder Endbenutzer kennt die korrekte Ausrichtung des Scanners, um das legitime QR-Code-Bild zu erfassen.

"Durch die Umwandlung eines relativ einfachen zweidimensionalen Tags in ein komplexes 3D-Feature mit Hunderten von winzigen Elementen, die in der gedruckten Komponente verteilt sind, können wir viele "falsche Gesichter" erzeugen, wodurch wir den richtigen QR-Code vor jedem verstecken können, der nicht weiß, wo er suchen soll", sagte Gupta.

Das Team testete verschiedene Konfigurationen - von der Verteilung eines Codes auf nur drei Schichten des Objekts bis hin zur Fragmentierung des Codes in bis zu 500 winzige Elemente - auf Thermoplasten, Fotopolymeren und Metalllegierungen mit verschiedenen Drucktechnologien, die in der Industrie üblich sind.

Chen, der Hauptautor der Studie, sagte, dass nach dem Einbetten von QR-Codes in so einfache Objekte wie Würfel, Balken und Kugeln, das Team die Teile stress-getestet und festgestellt hat, dass die eingebetteten Features vernachlässigbare Auswirkungen auf die strukturelle Integrität hatten.

"Um typische QR-Code-Kontraste zu erzeugen, die für einen Scanner lesbar sind, muss man das Äquivalent von Leerzeichen einbetten", erklärt sie. "Aber indem wir diese winzigen Fehler über viele Schichten verteilt haben, konnten wir die Festigkeit des Teils in akzeptablen Grenzen halten."

Tsoutsos und Maniatakos untersuchten die Bedrohungsvektoren, um festzustellen, welche AM-Sektoren am besten von dieser Sicherheitstechnologie bedient werden, ein Schritt, den Gupta als entscheidend für die Forschung bezeichnete.

"Sie müssen kosteneffizient sein und die Lösung an die Bedrohungslage anpassen", erklärte er. "Unsere Innovation ist besonders nützlich für anspruchsvolle, risikoreiche Bereiche wie die Biomedizin und die Luft- und Raumfahrt, in denen die Qualität selbst des kleinsten Teils entscheidend ist.

Originalveröffentlichung

Fei Chen, Yuxi Luo, Nektarios Georgios Tsoutsos, Michail Maniatakos, Khaled Shahin, Nikhil Gupta; "Embedding Tracking Codes in Additive Manufactured Parts for Product Authentication"; Adv. Eng. Mater.; 2018

https://www.chemie.de/news/163510/tracking-codes-zur-authentifizierung-von-original-3d-druckteilen.html