Virtuelle Bestandsaufnahme und 3D-Druck:das Bedürfnis nach Sicherheit

Additive Fertigung treibt den Wandel hin zu einer verteilten, digitalen Fertigung voran. Die Möglichkeit, Teile aus digitalen Dateien herzustellen, eröffnet neue und spannende Möglichkeiten für eine agile Fertigung, von virtuellen Lagerbeständen bis hin zu bedarfsgerechter, lokalisierter Produktion.

Der agile, schlanke Fertigungsansatz, der durch AM ermöglicht wird, ist verständlicherweise ansprechend. Bei der traditionellen Fertigung kann die Lagerung und Pflege von physischen Beständen von Ersatz- und Ersatzteilen unglaublich kostspielig sein. Dies kann auch unpraktisch sein – für Teile, die nicht mehr produziert werden oder veraltet sind, bleiben beispielsweise Unternehmen mit Lagerbeständen zurück, die nicht mehr verwendet werden können.

Ein Automobilunternehmen beispielsweise wird über eine große Auswahl an Fahrzeugmodellen verfügen, die potenziell Tausende von Ersatz- und Ersatzteilen benötigen. Die Verwaltung einer vollständigen physischen Inventur ist in diesem Szenario ein Rezept für hohe Kosten und eine komplexe logistische Planung.

Additive Fertigung oder 3D-Druck bietet eine ideale, digitale Lösung, indem es Unternehmen ermöglicht, virtuelle Bestände zu führen, d.

Im Idealfall ermöglichen es virtuelle Inventarisierungen den Herstellern, digitale Dateien für die On-Demand-Produktion an ihre Produktionsstätten überall auf der Welt zu senden, wodurch Kosten gesenkt und erhebliche Ressourcen eingespart werden.

Das Potenzial der additiven Fertigung liegt daher nicht nur darin, neue, komplexe Geometrien zu schaffen und die Produktentwicklung zu beschleunigen. Die Technologie kann auch Produktionsprozesse und das Supply Chain Management stören. Die Erstellung digitaler Lagerbestände bietet einen agilen Ansatz, der es Unternehmen ermöglicht, niedrigere Lagerkosten zu erzielen und sicherzustellen, dass Teile in kürzerer Zeit geliefert werden.

Das Thema Sicherheit

Wie bei vielen Dingen ist der Fall jedoch nicht so eindeutig. Während virtuelle Inventare klare und überzeugende Vorteile bieten, wirft der Übergang zur digitalen Fertigung auch wichtige Bedenken in Bezug auf Sicherheit und IP-Schutz auf.

Laut einer von EEF durchgeführten Cybersicherheitsumfrage investieren 91 % der Hersteller in digitale Technologien, aber über ein Drittel (35 %) glauben, dass Sicherheitsrisiken sie davon abhalten, dies vollständig zu tun.

Die Bedenken hinsichtlich der Sicherheit digitaler Technologien, die den 3D-Druck umfassen, sind begründet. Digitale Dateien enthalten Daten zu Produktspezifikationen und zur Herstellung eines Teils. Der unbefugte Zugriff auf solche Daten kann schwerwiegende Folgen für Unternehmen haben, z. B. Diebstahl oder Manipulation von Daten, die eine wesentliche Bedrohung für die Integrität des geistigen Eigentums eines Unternehmens darstellen.

Bei der traditionellen Herstellung führt der Diebstahl eines Artikels in der Regel nicht zu einem erheblichen Einkommensverlust. Bei der additiven Fertigung könnten die Folgen weitaus schwerwiegender sein. Sobald eine Konstruktionsdatei kompromittiert wurde, könnte eine nicht autorisierte Person Zugriff auf proprietäre Konstruktionsmerkmale eines Teils haben, wodurch sie die Blaupause erhalten, ein Objekt so oft sie möchten zu reproduzieren, vorausgesetzt, sie verfügt über die richtige Ausrüstung.

Darüber hinaus birgt die Möglichkeit für unbefugte Dritte, gefälschte Produkte herzustellen, nicht nur das Risiko von Gewinnverlusten, sondern auch die Möglichkeit, dass minderwertige Produkte unter dem Markennamen eines Unternehmens hergestellt werden, wodurch die Markenintegrität eines Unternehmens gefährdet wird.

Und nicht nur digitale Dateien sind anfällig für Sicherheitslücken – auch 3D-Drucker könnten manipuliert werden. Wenn beispielsweise eine Internetverbindung besteht, kann ein ungesicherter 3D-Drucker anfällig für Hacker sein, die aus der Ferne auf das Gerät zugreifen und Fehler in den Softwarecode des Druckers einführen. Dies kann möglicherweise zu einer Unterbrechung des Druckprozesses oder sogar zu einer Beschädigung der Maschine selbst führen.

Die gute Nachricht

Da das verteilte Fertigungsmodell den Austausch von Daten erfordert, könnte theoretisch jeder, der Zugriff auf die 3D-Dateidaten hat, das betreffende Teil oder Produkt herstellen. Unternehmen müssen daher sicherstellen, dass die richtigen Sicherheitssysteme vorhanden sind, um sicherzustellen, dass alle Daten angemessen verwendet werden und unbefugte Benutzer keinen Zugriff haben. Da immer mehr Unternehmen die additive Fertigung für die Produktion einsetzen, ist die Notwendigkeit, AM-Workflows zu schützen, vielleicht wichtiger denn je. Die gute Nachricht ist, dass eine Reihe von Unternehmen und Forschungseinrichtungen an Technologien gearbeitet haben, die erforderlich sind, um die additive Fertigung in jeder Phase des Arbeitsablaufs der additiven Fertigung zu sichern.

Dateiverschlüsselung

In der Entwurfsphase ist die Verschlüsselung von Entwurfsdateien eine Praxis, die sicherstellt, dass nur autorisierte Benutzer Zugriff auf die beigefügten Daten haben. Normalerweise umfasst die Verschlüsselung das Erstellen eines verschlüsselten digitalen Containers für jede Designdatei, sodass auf Designs erst zugegriffen werden kann, wenn sie von einem AM-Computer entschlüsselt wurden.

LEO-Spur ist ein Unternehmen, das Cloud-basierte Sicherheitslösungen anbietet. Seine „Limited Edition Object“ (LEO)-Dateien ersetzen die vollständige digitale Datei, wenn sie zwischen den Parteien übertragen werden. Der LEO enthält eine modifizierte Form des STL-Formats (LSTL), die die Art und Weise steuern kann, wie ein Design erstellt wird. Ein IP-Besitzer kann Anweisungen in eine LSTL-Datei einbauen, die den Maschinentyp, auf dem gedruckt werden soll, die Art der Materialien und die zulässige Anzahl von Drucken angeben – so wird sichergestellt, dass der Hersteller den Artikel nicht so oft druckt wie er wollen.

Lesen Sie mehr über die Partnerschaft von AMFG mit LEO Lane

Echtheitsprüfung

Andere Unternehmen haben Methoden entwickelt, um die Echtheit von 3D-gedruckten Teilen sicherzustellen.

InfraTrac mit Sitz in den USA hat eine lichtbasierte Fälschungsschutztechnologie entwickelt, die bei der Authentifizierung polymerbasierter Produkte hilft. Die Technologie versieht AM-Polymere mit einem chemischen „Tag“, ohne die chemische Zusammensetzung des Materials zu verändern. Das einzigartige chemische Etikett wird während der Herstellung auf die unter der Oberfläche liegenden Schichten eines Polymerteils gedruckt und kann dann mit einem tragbaren Spektrometer nachgewiesen werden, sodass ein Bediener feststellen kann, ob ein Teil echt oder gefälscht ist.

Eine weitere Lösung, die kürzlich von Forschern der New York University vorgeschlagen wurde, verwendet QR-Codes, um Fälschungen und IP-Diebstahl beim 3D-Druck zu verhindern. Das System weist 3D-Drucker an, Hunderte von winzigen Elementen in verschiedenen Schichten in ein Bauteil einzufügen, während es gedruckt wird. Nach dem Drucken enthält das fertige Teil eine dreidimensionale „QR-Cloud“, die von einem Mikro-CT-Scanner erkannt werden kann, um die Authentizität zu bestätigen. Dieses Verfahren wurde an Thermoplasten, Photopolymeren und Metalllegierungen getestet und beeinträchtigt angeblich nicht die strukturelle Integrität eines Teils.

Der Nachteil dieses Ansatzes ist jedoch, dass es erforderlich ist, den richtigen Winkel und die richtige Ausrichtung zu finden, um den Code richtig lesen zu können. Dies kann den Identifizierungsprozess erheblich erschweren.

Blockchain

Obwohl in der Welt der Kryptowährungen und FinTech bekannt, werden die Möglichkeiten der Blockchain für die additive Fertigung noch erforscht. Blockchain kann lose als digitales Hauptbuch definiert werden, das es allen Mitgliedern eines Netzwerks ermöglicht, Transaktionen (z. B. Zugriff und Austausch von Daten) dezentral und manipulationsfrei abzuwickeln.

Bei der additiven Fertigung könnte Blockchain durch die Unterstützung von Lizenzvereinbarungen zum Schutz des geistigen Eigentums beitragen. Angenommen, ein Unternehmen autorisiert einen Auftragnehmer, eine bestimmte Anzahl von Teilen innerhalb der Blockchain in 3D zu drucken. Ein Smart Contract – ein in einer Blockchain gespeichertes Computerprogramm – gibt die Lizenzinformationen in der Blockchain aus und autorisiert nur diesen Auftragnehmer, einen Satz von Teilen gemäß den Lizenzbeschränkungen herzustellen (z. B. eine bestimmte Maschine und eine Anzahl von Teilen). Der Drucker des Auftragnehmers verifiziert dann die Lizenz vor dem Drucken und erhält eine verschlüsselte Designdatei, die dann von einem 3D-Drucker entschlüsselt wird.

Alle Transaktionsdetails, von der Lizenzverifizierung bis zur Dateientschlüsselung, werden verfolgt und in der Blockchain aufgezeichnet. Und da alles, was auf der Blockchain passiert, verschlüsselt ist, ist es möglich, nachzuweisen, dass Daten nicht verändert wurden, wodurch die Sicherheit, Rückverfolgbarkeit und Integrität des AM-Datenworkflows gewährleistet wird.

Blockchain-Lösungen für die additive Fertigung stehen erst am Anfang. 2018 startete beispielsweise das National Center for Manufacturing Sciences (NCMS) mit einer Reihe von Partnern, darunter Moog Inc und Siemens, eine Initiative, um die Blockchain-Technologie für die additive Fertigung für staatliche Lieferketten anzupassen.

Im selben Jahr meldete GE ein Patent an, um ein verteiltes Hauptbuch zu verwenden, um 3D-gedruckte Teile in seiner Lieferkette zu verfolgen und zu validieren. GE ist davon überzeugt, dass durch den Einsatz der Blockchain-Technologie sichergestellt werden kann, dass keine gefälschten Teile verkauft werden. Das System würde allen additiv gefertigten Teilen von GE einen historischen Datensatz liefern, der es ermöglicht, sie vom Design bis zur Produktion zurückzuverfolgen und die verwendeten Materialien, Maschinen und Prozesse zu zertifizieren.

Hersteller müssen proaktiv bleiben

Die additive Fertigung ermöglicht es Unternehmen, ihre Betriebsabläufe zu verbessern und ihre Lieferketten zu transformieren. Als Teil eines größeren digitalen Netzwerks erfordert der AM-Workflow jedoch eine End-to-End-Lösung, um die Sicherheit und den Schutz des geistigen Eigentums bei mehreren Beteiligten zu gewährleisten.

Unternehmen müssen den digitalen Faden sichern, der den Datenfluss von der Konzeption bis zur Produktion verbindet.

Die positive Nachricht ist, dass es Softwarelösungen gibt, die es Unternehmen ermöglichen, diese Risiken mit minimalen Unterbrechungen der internen Prozesse und Arbeitsabläufe zu vermeiden.

Für Unternehmen, die ihre additive Fertigung absichern möchten, ist die Recherche zu den Softwarelösungen auf dem Markt gut beraten.

Diese Lösungen bieten nicht nur die notwendige Sicherheit, sondern versprechen auch mehr Transparenz und Skalierbarkeit in AM-Workflows und ebnen so den Weg in eine Zukunft der intelligenten, verteilten Fertigung.

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