So stellen Sie die Rückverfolgbarkeit von Produkten aus dem 3D-Drucker sicher

Markenprodukte imitieren, Waffen herstellen, Schlüssel nachmachen: Der 3D-Drucker ermöglicht vieles. Vor allem vieles, was rechtlich bedenklich ist oder sein könnte. Um Produktfälschern auf die Spur zu kommen und Waffen aus dem 3D-Drucker zu verhindern, reicht ein gesetzliches Verbot nicht aus. Zielführender ist die Strafverfolgung. Dazu müsste man aber verfolgen können, aus welchem 3D-Drucker ein Gegenstand kommt. 

Seit 2013 Waffen aus dem Drucker

Im Mai 2013 gelang es der Distributed Defence erstmalig, eine funktionstüchtige Schusswaffe aus dem 3D-Drucker zu holen. Von den insgesamt 16 Bauteilen stammten 15 aus einem Drucker von Stratasys, nur der Schlagbolzen musste aus Metall sein und aus anderer Quelle kommen. Das Unternehmen Stratasys kündigte den Leasingvertrag, holte den Drucker ab und verurteilte diese Nutzung des 3D-Druckers. 

Nächste Meldung im November 2016: Die australische Polizei hebt eine Werkstatt aus, in der vorwiegend Waffen im 3D-Drucker hergestellt wurden. Ob Terrornetzwerke oder Drogenbanden hinter der Werkstatt steckten, war zunächst unklar. 

Im Mai 2017 wurden in Malmö, dem schwedischen Chicago, vermehrt Schusswaffen aus dem 3D-Drucker entdeckt. 

Im September 2018 wird von der Bundesregierung ein Statement veröffentlicht, dass auf den Besitz von Waffen aus dem 3D-Drucker bis zu fünf Jahre Haft stehen.

Und im Oktober 2018 schließlich: Ein US-amerikanisches Unternehmen hat ein Verfahren entwickelt, das die Herkunft eines Gegenstands aus dem 3D-Drucker offenbart. Das Verfahren ähnelt dem, das genutzt wird, um den Hersteller eines Stück Papiers herauszufinden.

Was, wenn ein 3D Druck Service beauftragt wird und es sich nicht um einen Drucker in Privatbesitz handelt? Auch da besteht aufgrund der Handhabung der Kundenaufträge natürlich Rückverfolgbarkeit.

Abweichungen von Vorlage sind charakteristisch

3D-Drucke werden nach Softwarevorlagen hergestellt. Es wird also ein Programm benötigt, das die Daten lesen kann, meist eine Version von CAD. Die Daten werden in Bewegungsmuster des Druckarms umgesetzt, der sogenanntes Filament erhitzt und in weicher Form ausgibt. Über die Bewegungen des Druckarms werden also die gewünschten Teile aus erhitztem und damit weich gemachtem Kunststoff aufgebaut. Beim Abkühlen oder nach Bestrahlung mit Licht (abhängig vom Polymer) härtet der Kunststoff aus und wird stabil. 

3D-Drucker setzen die Druckvorlagen sehr genau um. Wenn Maschinenteile für die Industrie, medizinische Gegenstände wie beispielsweise Prothesen oder ähnliches hergestellt werden, muss es exakt sein. Hier geht es um Abweichungen in der Genauigkeit von maximal 0,1 mm, bezeichnet als Toleranzen. Abhängig von Modell, Einstellungen, Umwandlungen der Dateien und anderen Parametern, kann die Abweichung auch größer sein. 

Forscher fanden heraus, dass jeder Drucker individuell andere Abweichungen aufweist. Die bewegen sich zwar alle im vom Hersteller angegebenen Rahmen, sind aber in der Richtung und in der Ausprägung einzigartig. Dem kamen die Forscher auf die Spur, indem sie eine Fingerabdruckkartei durch verschiedene 3D-Drucker laufen ließen. Alle Drucker schafften es, die Fingerabdrücke sehr präzise darzustellen. Aber die Oberflächen der Reliefs unterscheiden sich im Bereich von unter 0,1 mm eben doch voneinander. Mit den Daten der Abweichungen wurde ein Computer gefüttert, der einen mathematischen Schlüssel dazu errechnete. Und damit ist es nun möglich, ein Modell aus jedem beliebigen 3D-Drucker zum Gerät zurückzuverfolgen.

Software entwickelt

Im Zusammenspiel von verwendeter Druckdüse, Filament und Modell des Druckers lassen sich seit diesem Jahr genaue Angaben machen, wie ein Stück aus dem 3D-Drucker entstanden ist: Druckertyp, Druckdüse und mehr lassen sich bestimmen. Die entwickelte Software konnte den Drucker mit einer Quote von 99,8 % genau identifizieren. Und noch ein Ansatz wird jetzt verhandelt: Was wäre, wenn die künftigen 3D-Drucker bei jedem Druck einen individuellen Fingerabdruck einbringen würden, der für die Anwender unsichtbar ist? Informationen wie Druckermodell, Seriennummer, verwendetes Filament, Druckdüse, Motorgeschwindigkeit und mehr ließen sich so kommunizieren.