[vc_row][vc_column][vc_custom_heading text=“Secure Additive Manufacturing- Konzept für 3D-Druckdaten“ font_container=“tag:h2|font_size:38|text_align:left|color:%23e30613″ use_theme_fonts=“yes“ css=“.vc_custom_1528792909730{margin-top: -25px !important;}“][vc_column_text]Ein Beitrag von: Felix Engelmann, Universität Ulm, André Gratias, Fraunhofer ENAS, Martin Holland, PROSTEP AG
[/vc_column_text][vc_custom_heading text=“Kurz und bündig:“ font_container=“tag:h3|font_size:17|text_align:left|color:%23ffffff“ use_theme_fonts=“yes“ css=“.vc_custom_1519747666609{padding-left: 15px !important;background-color: #f07d00 !important;}“][vc_column_text css=“.vc_custom_1528792945102{border-top-width: 1px !important;border-right-width: 1px !important;border-bottom-width: 1px !important;border-left-width: 1px !important;padding-top: 10px !important;padding-right: 10px !important;padding-bottom: 10px !important;padding-left: 10px !important;background-color: #eaeaea !important;border-left-color: #aaaaaa !important;border-left-style: solid !important;border-right-color: #aaaaaa !important;border-right-style: solid !important;border-top-color: #aaaaaa !important;border-top-style: solid !important;border-bottom-color: #aaaaaa !important;border-bottom-style: solid !important;border-radius: 1px !important;}“]

Eine Secure Additive Manufacturing Plattform soll die Risiken in den Beziehungen zwischen Lizenzgeber, Druckerzeuger und Endkunde eines 3D-gedruckten Bauteils mittels Blockchain-Technologie lösen. Neben dieser Vertrauenskette können zusätzlich alle 3D-gedruckten und mit RFID oder anderen Identifizierungsmethoden gekennzeichneten Bauteile entlang ihres Lebenszyklus verfolgt werden.

[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row][vc_row css=“.vc_custom_1519752670572{margin-top: -10px !important;}“][vc_column][vc_column_text]

[/vc_column_text][ult_dualbutton btn_hover_style=“Style 2″ btn_border_style=“solid“ btn_color_border=“#ffffff“ btn_border_size=“2″ btn_alignment=“left“ dual_resp=“off“ button1_text=“Einzelheft kaufen“ icon_link=“url:https%3A%2F%2Fwww.aws-institut.de%2Fim-io%2Fproduct%2Fdie-blockchain-ist-erst-der-anfang%2F|||“ btn1_background_color=“#f07d00″ btn1_bghovercolor=“#e30613″ icon=“Defaults-book“ icon_size=“22″ icon_color=“#ffffff“ icon_hover_color=“#f07d00″ button2_text=“Jetzt abonnieren“ btn_icon_link=“url:https%3A%2F%2Fwww.aws-institut.de%2Fim-io%2Fabo%2F|||“ btn2_background_color=“#f07d00″ btn2_bghovercolor=“#e30613″ btn_icon=“Defaults-chevron-right“ btn_icon_size=“22″ btn_icon_color=“#ffffff“ btn_iconhover_color=“#f07d00″ divider_text=“oder“ divider_text_color=“#f07d00″ divider_bg_color=“#ffffff“ btn1_text_color=“#ffffff“ btn1_text_hovercolor=“#ffffff“ btn2_text_color=“#ffffff“ btn2_text_hovercolor=“#ffffff“ title_font_size=“desktop:20px;“ btn_border_radius=“3″ title_line_ht=“desktop:22px;“ btn_width=“280″][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column][vc_column_text]

Im Rahmen von „Industrie 4.0“ zeichnet sich die 3D-Druck-Technologie als eine der disruptiven Innovationen ab. Kunden-Lieferanten-Beziehungen werden durch Wertschöpfungsnetzwerke abgelöst. Durch die räumlich verteilte Entstehung von gedruckten Bauteilen, z. B. für die schnelle Lieferung von Ersatzteilen, ergeben sich – besonders bei sicherheitskritischen Produkten – neue Herausforderungen bei Feststellung von „Originalteil“, „Kopie“ bzw. „Raubkopie“. Markenartikel und Produkte bekommen dabei die Charakteristik von Lizenzmodellen, wie sie aus den Bereichen Software und digitale Medien bekannt sind [1]. Von daher ist es wichtig, dass das Thema Plagiate und der Schutz vor Plagiaten eine entsprechende Aufmerksamkeit bekommt. Zumal Produktfälschungen und Markenpiraterie Milliardenschäden bei deutschen Firmen verursachen.

[/vc_column_text][vc_custom_heading text=“Warnungen vor Produktfälschungen“ font_container=“tag:h3|text_align:left“][vc_column_text]

So warnt etwa der Branchenverband Spectaris: „Der 3D-Druck erhöht die Gefahr von Fälschungen in der Medizintechnik ganz erheblich“. Auch Technikrechtler warnen vor Plagiatsgefahren durch 3D-Drucker [3]. Und wenn der Preis von Kopiertechnologien stetig sinkt, dann steigt das Plagiate Risiko deutlich an [4].

Das bedeutet, dass die Weitergabe von Konstruktionsdaten für den 3D-Druck und die dezentrale Erstellung von Objekten durch 3DDruck nur dann wirtschaftlich sinnvoll ist, wenn es entsprechende Sicherheitsmechanismen gibt und ein entsprechendes digitales Lizenzmanagement vorhanden ist. Dieses sollte sicherstellen, dass die Inhaber der Rechte angemessen entlohnt werden und dass diese kontrollieren können, wer Exemplare des entsprechenden 3D-Objekts erstellt. Dies ist besonders wichtig, weil durch die lokale Herstellung eines additiv gefertigten Bauteils eine Kontrolle durch den Zoll vermehrt schwierig wird.

[/vc_column_text][vc_single_image image=“5894″ img_size=“large“ add_caption=“yes“ alignment=“center“][vc_custom_heading text=“Chain of Trust als Kontrollinstrument “ font_container=“tag:h4|text_align:left“][vc_column_text]

Aufgrund der Besonderheiten im 3D-Druck wird derzeit im Projekt SAMPL eine „Chain of Trust“ entwickelt. Secure Additive Manufacturing Plattform (SAMPL, www.SAMPL-3D.de) ist ein vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördertes Projekt. Hierbei wird die Idee verfolgt, durch den Einsatz entsprechender Technologien die möglichen Risiken auf ein Minimum zu reduzieren. Eine Möglichkeit bietet die Verschlüsselung und Lizensierung der Daten unter Nutzung der Blockchain-Technologie.

Die Abbildung 1 zeigt, wie die Transaktion „Alice genehmigt Bob ein bestimmtes Produkt viermal zu drucken“ in einer Blockchain repräsentiert werden kann. Ein sogenannter Smart Contract legt die Lizenzinformationen in der Blockchain ab und überprüft, vor dem Drucken, ob noch Lizenzen zur Verfügung stehen. Bobs Drucker prüft später die Lizenz, bevor er den Druckvorgang für das Bauteil startet. Ergänzend lassen sich auch die Seriennummern der einzelnen, gedruckten Bauteile in der Blockchain abbilden, um nachzuweisen, welche und wie viele Teile lizenzgemäß hergestellt wurden [1].

[/vc_column_text][vc_custom_heading text=“Vertrauensgewichtung “ font_container=“tag:h3|text_align:left“][vc_column_text]

In unserem Szenario mit mehreren unbekannten Aktoren benötigen wir einen Konsens über vorhandene Lizenzen und deren Besitzverhältnisse. Die Vertrauensgewichtung ist folgendermaßen modelliert.

Der Kunde, der Druckdienstleister und der Lizenzinhaber vertrauen sich jeweils gegenseitig nicht. Abzusichern ist, dass der Lizenzgeber im Falle eines Disputs nachvollziehen kann, ob ein Teil mit einer gültigen Lizenz von ihm gedruckt wurde, um eventuell Garantieansprüche am Design des Objekts leisten zu müssen. Ebenfalls will der Kunde bei Erhalt des Teils vom Druckdienstleister verifizieren können, ob das Teil mit einer gültigen Lizenz hergestellt wurde, um dies eventuell gegenüber dem Lizenzgeber nachweisen zu können. Der Druckdienstleister sitzt in der Mitte und braucht eine Absicherung gegenüber dem Lizenzgeber, dass er im Disput nachweisen kann, welches 3D-Modell er genau zum Druck bekommen hat. Die Qualitätssicherung des Druckdienstleisters hat dann nach dem Druck die Verantwortung, ein produziertes Teil darauf hin zu überprüfen, ob es den Anforderungen entspricht und die Lizenz an genau dieses Teil zu binden. Vorausgesetzt die Teile lassen sich eineindeutig Identifizieren, kann dieselbe Lizenz nicht an mehrere Teile gebunden werden.

Ein Smart Contract auf einer Ethereum- Virtual-Machine-kompatiblen Blockchain erzwingt, dass diese Transaktionen korrekt durchgeführt werden. Kauft ein Kunde eine Lizenz von einem Eigentümer, kann dies atomar auf der Blockchain durchgeführt werden, indem die Cryptowährung gegen ein Lizenztoken getauscht wird. So wird sichergestellt, dass keine der Parteien vorzeitig aus der Transaktion ausscheidet.

[/vc_column_text][vc_custom_heading text=“Hash Code indiziert Eigentümer eines Designs “ font_container=“tag:h3|text_align:left“][vc_column_text]

Zu Beginn muss festgelegt werden, wer der Eigentümer eines Designs ist und ob das Teil bereits von jemand anderem lizenziert wurde. Als Metrik der Gleichheit von Designs verwenden wir einen kryptographischen Fingerabdruck (Hash Code) der Datei. Eine kleine Änderung an der Datei, die sich nicht mal auf das Modell selbst auswirken muss, verändert diesen Fingerabdruck schon, sodass es möglich wäre, das gleiche Modell erneut zu registrieren. Mehrere Arbeiten [6,7] beschäftigen sich mit Ähnlichkeit von Modellen, jedoch sind für die Umsetzung des Vergleichs als Smart Contract sehr rechenaufwändig und deshalb teuer.

[/vc_column_text][vc_custom_heading text=“Besonderheiten beim Druck “ font_container=“tag:h3|text_align:left“][vc_column_text]

Nachdem eine Lizenz erworben wurde, kann diese vom Kunden an einen Druckdienstleister „verkauft“ werden. Hier weitet sich nun das Vertrauensverhältnis auf die physikalische Welt aus und es gibt keine unmittelbare Gegenleistung. Die Lizenz kann somit etwa mit einem Zeitschloss an den Druckdienstleister übergeben werden. Dieser kann die Lizenz dann nicht weiterverkaufen und wird sie nicht innerhalb der angegebenen Zeitspanne gedruckt, fällt sie an den Kunden zurück. Da die Blockchain eine globale Zeit besitzt, kann dies durch den Smart Contract überprüft werden und nachdem die Zeit abgelaufen ist, kann der Kunde wieder Besitz der Lizenz beanspruchen.

Hat der Druckdienstleister eine Lizenz, kann er die dazugehörende CAD Datei herunterladen. Dies erfolgt im Falle von SAMPl über die Datenaustauschlösung GlobalX von PROSTEP. Da Massendaten wir Druckdateien nicht in der Blockchain gespeichert werden, erzeugt GlobalX einen Hash Code der Datei und legt diesen zusammen mit der Lizenzinformation in der Blockchain ab. Oft, und vor allem im Metalldruck, ist es notwendig, nichtdeterministische Änderungen an dem Modell durchzuführen, um einen optimalen Druck zu erhalten. Diese können von dem Smart Contract nicht nachvollzogen werden. Deshalb muss nach dem Druck die Qualitätssicherung des Druckdienstleisters als Orakel, einer Verbindung von der realen in die digitale Welt, dienen, um auf der Blockchain autoritativ zu bestätigen, dass ein Teil korrekt gefertigt wurde. Dieser Schritt erfolgt durch die eineindeutige Identifizierung des Teils. Die Teilekennung wird dann in einem vom Smart Contract nicht widerrufbaren Prozess an ein Lizenztoken gebunden.

[/vc_column_text][vc_single_image image=“5900″ img_size=“large“ add_caption=“yes“ alignment=“center“][vc_custom_heading text=“Schließung der Chain of Trust mittels Maschinen und Steuerungshersteller “ font_container=“tag:h3|text_align:left“][vc_column_text]

Um die Chain of Trust vollständig zu schließen, ist die Einbeziehung der Maschinen und Steuerungshersteller notwendig. Hierdurch lassen sich dann ähnliche Konzepte, wie sie schon bei der Herstellung von Kopierern angewandt werden, realisieren. Ähnlich wie das Kopieren von Geldnoten verhindert wird, lassen sich durch den Einbau von sogenannten Secure Elements in Maschinen aus dem Additiven Fertigungsbereich entsprechende trusted Drucker realisieren, die in der Folge mit der Blockchain kommunizieren. Hierdurch lässt sich dann eine vollständige Chain of Trust vom Rechteinhaber über den Druckdienstleister bis hin zum Dienstleister aufbauen. Neben der Zertifizierung eines Partners ist der Einsatz zertifizierter Drucker („Block-Chain Ready“) eine weitere Möglichkeit, den Plagiatschutz noch eine Ebene höher zu legen [1]. Alle 3D-gedruckten und mit RFID oder anderen Identifizierungsmethoden gekennzeichneten Bauteile könnten entlang ihres Lebenszyklus verfolgt werden. Dies ist zum einen wichtig, um durch den Nachverfolgbarkeit eines Bauteils Plagiate identifizieren zu können. Zum anderen können auch Daten über den Fertigungsprozess mit der Lizenz verbunden werden. Hierzu wird wiederum der Hash Code der Prozessdatendatei generiert und in der Blockchain gespeichert. Unterschieden werden Parameter zur Steuerung des optimalen Druckprozesses (Prozessparameter), Prozesssignaturen und Qualitätsdaten. Prozesssignaturen geben Auskunft über den gemessenen Ablauf des Druckes und lassen so Rückschlüsse auf die Qualität des gedruckten Produktes und sogar auf mögliche manipulierte oder fehlerhafte Druckabläufe zu. Beispiele sind hier bestimmte optische Oberflächencharakteristiken, Temperatur- oder Druckgradienten. Werden Drucker in Umgebungen eingesetzt, in denen nicht immer die gleichen Bedingungen herrschen, können Daten wie Beschleunigung, Neigung und Vibration herangezogen werden. Darüber hinaus können die so identifizierbaren Produkte zu smarten Produkten werden. Daten entlang des Lebenslaufs dieser Produkte könnten die Basis für die Generierung großen Nutzens darstellen. So könnte z. B. die Auswertung der Nutzung von Produkten, die Analyse typischer Schadensbilder oder spezifische Reparaturerfordernisse zu einer gezielten Weiterentwicklung und Verbesserung führen. Der heute bei vielen Produkten nicht geschlossene Regelkreis über den Produktlebenszyklus hinweg könnte so geschlossen werden und neue Innovationen ermöglichen. Diese über die reine Lizensierung des Druckes hinausgehenden Anwendungsmöglichkeiten der Blockchain werden derzeit auch im SAMPL Projekt betrachtet.

[/vc_column_text][ult_createlink title=“Zu den Literaturangaben“ btn_link=“url:http%3A%2F%2Fbit.ly%2F2FGEZ6c|title:Literaturangaben||“ link_hover_style=“Style_1″ text_hovercolor=“#dd9933″][/vc_column][/vc_row]