布法羅大學的研究人員已經開發出一種僅根據用于創建FDM 3D打印部件的擠出機來跟蹤其來源的方法。根據該團隊的說法,每臺3D打印機的熱端均具有獨特的熱力學特性,這些特性會影響零件的制造方式。科學家說,通過收集這些獨特指紋或“熱標簽”的數據庫,將來有可能更好地幫助知識產權(IP)持有人防止其新穎設計的復制。
“保護我們的IP免受他人使用自己的打印機打印相同設計的最佳方法是什么?”布法羅大學副教授詹占鵬(音譯)說。 “我們想找到一些內部的東西。該ThermoTag的行為就像3D打印機的指紋一樣,當您打印出新產品時,可以使用水印[以防止專利侵權]。”

研究人員在Prusa i3 3D打印機上進行了熱端設置。圖片來自“信息取證與安全事務”期刊。
引入熱IP保護
在過去的十年中,臺式機3D打印機價格越來越高,這使得內部制造,快速原型制作和增強的零件自定義功能比以往任何時候都更加容易獲得。但是,該技術的開放性也使得下載CAD文件和在未經所有者同意的情況下復制專利設計相對容易。
過去,專利持有人已在其產品中采用了物理上不可克隆的功能(PUF),以使其IP在物理上可識別。這樣的PUF(包括紋理,圖案和標記劑)很難復制,但是它們也會增加制造過程的復雜性,從而可能會增加零件成本。
添加水印是類似的復雜任務,并且由于該過程通常是手動執行的,因此在大批量生產中其效率有限。而且,如果惡性力量要在公司的水印后面解碼系統,他們甚至可以使用它來解密其他產品的系統,從而增加了潛在的安全隱患。為克服這些缺點,布法羅團隊現已開發出一種新方法,該方法可在預熱過程中識別每個系統擠出機背后的獨特熱特征并將其整合到3D模型中。打印完成后,生成的部件將帶有一個隱藏的水印,該水印可以檢測到任何偽造品,如果沒有原始系統的訪問權限,這些偽造品就無法復制。

實驗性熱點用于開發其3D打印“指紋”方法。圖片來自“信息取證與安全事務”期刊。
查找3D打印的“指紋”
為了校準他們的指紋識別過程,科學家在預熱過程中測量了45臺不同擠出機中的溫度變化率和熱擴散率。考慮到硬件,材料和缺陷等因素會導致獨特的熱傳導過程,研究小組發現每個熱端均具有獨特的熱特性,準確率約為92%。通過使用Lulzbot Mini,Prusa i3 HICTOP和Ultimaker 2 Go,該團隊通過生產五套具有獨特熱變化的相同零件,展示了機器模型對其熱端熱性能的影響。在證明了這種方法的有效性之后,研究人員開始對自動編碼器進行編程,該編碼器會自動從每臺機器的溫度曲線中提取關鍵特征。
通過吸收大量的熱數據,該團隊的算法最終能夠區分不同熱端配置的預熱行為,并生成一次性可識別的水印。在一個實驗中,該團隊甚至可以通過局部修改每個印刷層的厚度,在零件上添加二進制數字,以拼出一個ISBN10校驗和。
盡管科學家最終能夠將自己設計的“ Thermotags”嵌入并解碼成印刷件,但他們承認他們的方法仍然容易受到黑客的攻擊。結果,他們現在正在開發一種盲注水印過程,通過該過程可以創建更加晦澀的3D打印指紋,并將其部署為一種超安全的防偽措施。
知識產權爭論不休
在過去的幾年中,關于3D打印專利執法的討論越來越激烈,許多公司都在尋求更好地保護其IP。去年發布的歐盟委員會報告明確體現了許多這些擔憂,該報告確定了該行業在知識產權方面的挑戰,并提出了可以使該行業更具競爭力的變革建議。
同樣,2019年1月,英國知識產權局(IPO)對“ 3D打印和知識產權”進行了研究。 在名為“ 3DPIP期貨”的項目中,該組織發現迫切不需要進行知識產權監管改革,但確實敦促公共機構與公司進行更清晰的溝通,以闡明現有法律如何應用于該行業。
在其他地方,埃克塞特大學和達勒姆大學的研究人員警告說,將來3D打印水印可能會威脅到人們的隱私。 在InfraTrac的Sharon Flank提出質疑的論文中,該團隊發現VR接口可以為敵對演員提供監視人們動作的手段。
來源:中國3D打印網
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