科学家开发3D打印“指纹”以保护知识产权

布法罗大学的研究人员已经开发出一种仅根据用于创建FDM 3D打印部件的挤出机来跟踪其来源的方法。根据该团队的说法，每台3D打印机的热端均具有独特的热力学特性，这些特性会影响零件的制造方式。科学家说，通过收集这些独特指纹或“热标签”的数据库，将来有可能更好地帮助知识产权（IP）持有人防止其新颖设计的复制。

“保护我们的IP免受他人使用自己的打印机打印相同设计的最佳方法是什么？”布法罗大学副教授詹占鹏（音译）说。 “我们想找到一些内部的东西。该ThermoTag的行为就像3D打印机的指纹一样，当您打印出新产品时，可以使用水印[以防止专利侵权]。”

研究人员在Prusa i3 3D打印机上进行了热端设置。图片来自“信息取证与安全事务”期刊。
引入热IP保护
在过去的十年中，台式机3D打印机价格越来越高，这使得内部制造，快速原型制作和增强的零件自定义功能比以往任何时候都更加容易获得。但是，该技术的开放性也使得下载CAD文件和在未经所有者同意的情况下复制专利设计相对容易。
过去，专利持有人已在其产品中采用了物理上不可克隆的功能（PUF），以使其IP在物理上可识别。这样的PUF（包括纹理，图案和标记剂）很难复制，但是它们也会增加制造过程的复杂性，从而可能会增加零件成本。
添加水印是类似的复杂任务，并且由于该过程通常是手动执行的，因此在大批量生产中其效率有限。而且，如果恶性力量要在公司的水印后面解码系统，他们甚至可以使用它来解密其他产品的系统，从而增加了潜在的安全隐患。为克服这些缺点，布法罗团队现已开发出一种新方法，该方法可在预热过程中识别每个系统挤出机背后的独特热特征并将其整合到3D模型中。打印完成后，生成的部件将带有一个隐藏的水印，该水印可以检测到任何伪造品，如果没有原始系统的访问权限，这些伪造品就无法复制。

实验性热点用于开发其3D打印“指纹”方法。图片来自“信息取证与安全事务”期刊。
查找3D打印的“指纹”
为了校准他们的指纹识别过程，科学家在预热过程中测量了45台不同挤出机中的温度变化率和热扩散率。考虑到硬件，材料和缺陷等因素会导致独特的热传导过程，研究小组发现每个热端均具有独特的热特性，准确率约为92％。通过使用Lulzbot Mini，Prusa i3 HICTOP和Ultimaker 2 Go，该团队通过生产五套具有独特热变化的相同零件，展示了机器模型对其热端热性能的影响。在证明了这种方法的有效性之后，研究人员开始对自动编码器进行编程，该编码器会自动从每台机器的温度曲线中提取关键特征。
通过吸收大量的热数据，该团队的算法最终能够区分不同热端配置的预热行为，并生成一次性可识别的水印。在一个实验中，该团队甚至可以通过局部修改每个印刷层的厚度，在零件上添加二进制数字，以拼出一个ISBN10校验和。
尽管科学家最终能够将自己设计的“ Thermotags”嵌入并解码成印刷件，但他们承认他们的方法仍然容易受到黑客的攻击。结果，他们现在正在开发一种盲注水印过程，通过该过程可以创建更加晦涩的3D打印指纹，并将其部署为一种超安全的防伪措施。

知识产权争论不休

在过去的几年中，关于3D打印专利执法的讨论越来越激烈，许多公司都在寻求更好地保护其IP。去年发布的欧盟委员会报告明确体现了许多这些担忧，该报告确定了该行业在知识产权方面的挑战，并提出了可以使该行业更具竞争力的变革建议。

同样，2019年1月，英国知识产权局（IPO）对“ 3D打印和知识产权”进行了研究。 在名为“ 3DPIP期货”的项目中，该组织发现迫切不需要进行知识产权监管改革，但确实敦促公共机构与公司进行更清晰的沟通，以阐明现有法律如何应用于该行业。
在其他地方，埃克塞特大学和达勒姆大学的研究人员警告说，将来3D打印水印可能会威胁到人们的隐私。 在InfraTrac的Sharon Flank提出质疑的论文中，该团队发现VR接口可以为敌对演员提供监视人们动作的手段。

来源：中国3D打印网

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