GLI SCIENZIATI SCOPRONO L ‘”IMPRONTA DIGITALE” DELLA STAMPA 3D CON POTENZIALE DI PROTEZIONE IP
I ricercatori dell’Università di Buffalo hanno sviluppato un mezzo per tracciare l’origine di qualsiasi parte stampata in 3D FDM basato solo sull’estrusore utilizzato per crearli.
Secondo il team, l’hot-end di ciascuna stampante 3D presenta proprietà termodinamiche distinte che influiscono sul modo in cui vengono costruite le parti. Compilando un database di queste impronte digitali uniche o “termotag”, gli scienziati affermano che in futuro potrebbe essere possibile aiutare meglio i titolari della proprietà intellettuale (PI) a prevenire la replica dei loro nuovi progetti.
“Quale sarebbe il modo migliore per proteggere il nostro IP da qualcun altro che stampi lo stesso design utilizzando la propria stampante?” ha detto Zhanpeng Jin, professore associato presso l’Università di Buffalo. “Volevamo trovare qualcosa di interno. Questo ThermoTag si comporta come l’impronta digitale della stampante 3D e quando si stampa un nuovo prodotto, è possibile utilizzare la filigrana [per prevenire la violazione del brevetto]. “
Negli ultimi dieci anni, la maggiore convenienza delle stampanti 3D desktop ha reso la produzione interna, la prototipazione rapida e la personalizzazione delle parti migliorata più accessibili che mai. Tuttavia, la natura aperta della tecnologia rende anche relativamente facile scaricare file CAD e riprodurre progetti brevettati senza il consenso del proprietario.
In passato, i titolari di brevetti hanno fatto ricorso all’inclusione di PUF (Physically Unclonable Functions) all’interno dei loro prodotti, al fine di rendere la loro PI fisicamente identificabile. Tali PUF, comprese le trame, i modelli e le etichette, sono molto difficili da replicare, ma aggiungono anche livelli di complessità al processo di produzione, aumentando potenzialmente il costo delle parti.
L’aggiunta di filigrane è un’attività altrettanto complicata e, dato che il processo viene spesso eseguito manualmente, ha un’efficacia limitata nella produzione di lotti di grandi dimensioni. Inoltre, se forze maligne dovessero decodificare il sistema dietro la filigrana di un’azienda, potrebbero persino usarlo per decrittografare quelli di altri prodotti, aumentando il rischio di una potenziale violazione della sicurezza.
Per superare questi inconvenienti, il team di Buffalo ha ora sviluppato un nuovo approccio, in cui la firma di calore unica dietro l’estrusore di ciascun sistema può essere identificata durante il preriscaldamento e incorporata in un modello 3D. Una volta stampata, la parte risultante presenta quindi una filigrana nascosta che consente il rilevamento di eventuali contraffazioni, che non possono essere replicate senza l’accesso al sistema originale.
Per calibrare il processo di rilevamento delle impronte digitali, gli scienziati hanno misurato la velocità di variazione della temperatura e la diffusività termica all’interno di 45 diversi estrusori durante il preriscaldamento. Dato che fattori come hardware, materiali e imperfezioni possono portare a un processo di conduzione termica unico, il team ha scoperto che ogni hot-end mostrava caratteristiche di calore distinte, con un tasso di precisione di circa il 92%.
Utilizzando un Lulzbot Mini, Prusa i3 HICTOP e Ultimaker 2 Go, il team ha quindi mostrato l’impatto del modello di una macchina sulle proprietà termiche del suo hot-end, producendo cinque set di parti identiche con variazioni termiche uniche. Dopo aver dimostrato l’efficacia del loro approccio, i ricercatori hanno proceduto alla programmazione di un codificatore automatico, che estraeva automaticamente le caratteristiche chiave dalle curve di temperatura di ciascuna macchina.
Assimilando grandi quantità di dati termici, l’algoritmo del team è stato finalmente in grado di distinguere tra i comportamenti di preriscaldamento di diverse configurazioni hot-end e generare filigrane identificabili una tantum. Durante un esperimento, il team è stato persino in grado di aggiungere numeri binari a una parte, modificando localmente lo spessore di ogni strato stampato, per compitare un checksum ISBN10.
Sebbene alla fine gli scienziati siano stati in grado di incorporare e decodificare i loro sedicenti “Thermotags” in parti stampate, hanno ammesso che il loro approccio rimane vulnerabile agli hacker. Di conseguenza, stanno ora sviluppando un processo di filigrana cieca, attraverso il quale potrebbe essere possibile creare un’impronta digitale di stampa 3D più oscura, che può essere implementata come misura anti-contraffazione ultra sicura.
Il dibattito sulla PI rimbomba
La discussione sull’applicazione dei brevetti per la stampa 3D si è intensificata negli ultimi due anni, con molte aziende che cercano di proteggere meglio la loro proprietà intellettuale. Molte di queste preoccupazioni sono state concretizzate in un rapporto della Commissione europea pubblicato lo scorso anno, che ha identificato le sfide della PI del settore e ha suggerito cambiamenti che potrebbero rendere il settore più competitivo.
Allo stesso modo, nel gennaio 2019, l’ Ufficio per la proprietà intellettuale (IPO) del Regno Unito ha condotto una ricerca sulla ” stampa 3D e proprietà intellettuale “. Nel progetto denominato “3DPIP Futures”, il gruppo non ha riscontrato la necessità urgente di una riforma normativa sulla PI, ma ha sollecitato gli enti pubblici a comunicare più chiaramente con le aziende, per chiarire come le leggi esistenti si applicano al settore.
Altrove, i ricercatori dell’Università di Exeter e della Durham University hanno avvertito che in futuro le filigrane stampate in 3D potrebbero diventare una minaccia per la privacy delle persone. Nel loro articolo, contestato da Sharon Flank di InfraTrac , il team ha scoperto che l’interfaccia con la realtà virtuale può fornire agli attori ostili un mezzo per sorvegliare i movimenti delle persone.
I risultati dei ricercatori sono descritti in dettaglio nel loro documento intitolato ” ThermoTag: A Hidden ID of 3D Printers for Fingerprinting and Watermarking “. La ricerca è stata scritta in collaborazione con Yang Gao, Wei Wang, Yincheng Jin, Chi Zhou, Wenyao Xu e Zhanpeng Jin.
