SAMPL

Cluster: 3D

Kurzsteckbrief
Im Projekt SAMPL wird eine Sicherheitslösung für die Datenverarbeitung in 3D-Druckverfahren entwickelt. Das Verfahren deckt den gesamten Prozess von der Erzeugung der Druckdaten über den Austausch, die Lizenzierung der Druckvorgänge und den tatsächlichen Druck ab. Zusätzlich werden die gedruckten Bauteile gekennzeichnet, um sie jederzeit rückverfolgen zu können. Der Datenaustausch findet mit Hilfe einer Datenaustauschsoftware statt, wobei alle relevanten Zusatzinformationen mit Hilfe der Blockchain-Technologie gespeichert werden.

Projektergebnisse des 3D-Clusters

Ausgangslage
3D-Druckverfahren haben das Potenzial, Wertschöpfungsketten zu revolutionieren – etwa beim Bau von Prototypen oder bei der Ersatzteilbeschaffung. Damit sich die additive Fertigung weltweit durchsetzen kann, muss die Sicherheit der Druckdaten zu jeder Zeit garantiert sein. Fertigungsunternehmen müssen gewährleisten können, dass nur autorisierte Personen Zugang zu den 3D-Druckdaten haben und dass immer die Originaldaten verwendet werden. Außerdem darf die 3D-Druckdatei nur so oft verwendet werden, wie es der Auftraggeber lizenziert hat.
Druckdaten, die in die falschen Hände gelangen, könnten für die Herstellung von Raubkopien missbraucht werden. Hieraus entstehen schnell weitere Probleme: Kann ein Kunde eine Raubkopie nicht vom Original unterscheiden und ihm entsteht durch die Verwendung ein Schaden, kommt es zu (unberechtigten) Produkthaftungsfällen und somit mindestens zu einem finanziellen Schaden für den Hersteller des Originalprodukts.

Ziel
SAMPL verfolgt das Ziel, eine durchgängige Sicherheitslösung für additive Fertigungsverfahren zu entwickeln.
Die Lösung sichert den gesamten Prozess von der Erzeugung der 3D-Druckdaten über den Austausch und die Ausgabe auf speziell abgesicherten 3D-Druckern. Sie beinhaltet sogar die Kennzeichnung der gedruckten Bauteile. Dies geschieht anhand von RFID-Chips, Hologrammen oder anderen für das jeweilige Produkt geeigneten Methoden.
Es wird also eine Art Etikett mitausgedruckt, das zum Beispiel von einem entsprechenden RFID-Lesegerät oder auch geeigneten Smartphones ausgelesen werden kann und Informationen wie Seriennummer des Bauteils, Rechteinhaber, Hersteller oder Anwender enthält. Die Vorteile dieser Technologie liegen in der Kombination der geringen Größe, unauffälliger Auslesemöglichkeit sowie dem geringen Preis der Chipherstellung.
Die Sicherheitslösung, die in SAMPL erarbeitet wird, basiert auf einer bestehenden Datenaustauschsoftware, die um ein digitales Lizenzmanagement erweitert wird. Dieses Lizenzmanagement wiederum fußt auf der Blockchain-Technologie. Es handelt sich also um ein Verfahren, mit dem die Authentizität von Transaktionen nachgewiesen werden kann und das bereits heute, zum Beispiel beim digitalen Zahlungsverkehr mit Bitcoins, eingesetzt wird. In diesem Fall dient die Blockchain zur transparenten und sicheren Lizenzvergabe, das heißt zum Druck einer definierten Zahl von Bauteilen. Auch die 3D-Drucker selbst sind an die Datenaustauschplattform und die Blockchain angebunden. Zum einen, um die Steuerung der Drucker abzusichern, und zum anderen beziehen sie von dort die Informationen für die Bauteilkennzeichnung. Abschließend werden die Informationen über die finale Verwendung des Bauteils in der Blockchain gespeichert, um eine transparente Nachverfolgbarkeit zu ermöglichen.

Praktische Anwendung
Besonders die Luftfahrtindustrie stellt ein repräsentatives Anwendungsszenario für die Kombination von vernetzter Produktion, additiver Fertigung, sicherem Informationsaustausch und digitalem Lizenzmanagement dar. Derzeit unterliegen sowohl die Flugzeugentwurfs- und -produktionsprozesse als auch die Fertigungsverfahren selbst einer grundlegenden Neuordnung. Der nun stattfindende Technologiesprung bietet neue Möglichkeiten, etwa zur Gewichtseinsparung durch spezielle Bauteilkonstruktionen, die nur im 3D-Druckverfahren möglich sind. In diesem Zusammenhang entstehen aber auch neue Herausforderungen beim digitalen Informationsaustausch, beim Kopierschutz und beim Echtheitsnachweis von Flugzeugteilen und Ersatzteilen, wenn Bauteile einfach nachgedruckt werden können. Die im Zusammenhang mit der Luftfahrt erbrachten Ergebnisse von SAMPL werden aber auch auf andere Industrien übertragbar sein. Dazu gehören Fertigungsunternehmen, die gewährleisten müssen, dass nur autorisierte Personen Zugang zu den 3D-Druckdaten haben und dass immer die Originaldaten verwendet werden. Die zu entwickelnde Sicherheitslösung richtet sich aber auch an global tätige Unternehmen, die die Kosten für Lagerhaltung und Transport durch die Herstellung von Ersatzteilen vor Ort reduzieren möchten, ohne beim Versand der 3D-Druckdaten ihr geistiges Eigentum zu gefährden. Eine weitere Zielgruppe sind Dienstleister für additiv gefertigte Bauteile. Sie zeigen, dass sie die Sicherheitsanforderungen ihrer Kunden ernst nehmen. Des Weiteren können Hersteller von 3D-Druckern ihren Kunden die Möglichkeit bieten, ihre eigenen Maßstäbe in Sachen Kopierschutz hochzuschrauben.

Konsortium
PROSTEP AG (Konsortialführer), 3D MicroPrint GmbH, consider it GmbH, Fraunhofer ENAS, NXP Semiconductors Germany GmbH, Technische Universität Hamburg-Harburg – Institut für Flugzeug-Kabinensysteme, Universität Hamburg – Hamburg Research Center for Information Systems, Universität Ulm – Institut für verteilte Systeme