PrinTracker: Forscher entdecken Möglichkeit, 3D-gedruckte Pistolen mit 3D-Drucker Fingerabdruck zu verfolgen

Wie Fingerabdrücke ist kein 3D-Drucker genau derselbe. Das ist der Auszug aus einer neuen Universität in Buffalo-geführte Studie, die beschreibt, was als die erste genaue Methode zur Verfolgung eines 3D-gedruckten Objekts auf die Maschine, von der es stammt, ist. Die Weiterentwicklung, die das Forscherteam als “PrinTracker” bezeichnet, könnte Strafverfolgungsbehörden und Geheimdiensten dabei helfen, die Herkunft von 3D-gedruckten Waffen, gefälschten Produkten und anderen Gütern zu verfolgen.

“Der 3D-Druck hat viele wunderbare Anwendungen, aber er ist auch der Traum eines Fälschers. Noch besorgniserregender ist, dass es das Potenzial hat, Schusswaffen für Menschen leichter zugänglich zu machen, die sie nicht besitzen dürfen”, sagt der leitende Autor der Studie Wenyao Xu, PhD, außerordentlicher Professor für Informatik und Ingenieurwissenschaften an der UB School of Engineering and Applied Sciences .

Die Studie wird in Toronto auf der Konferenz für Computer- und Kommunikationssicherheit der Association for Computing Machinery vom 15. bis 19. Oktober vorgestellt. Es umfasst Koautoren der Rutgers University und der Northeastern University.

Um die Methode zu verstehen, ist es hilfreich zu wissen, wie 3D-Drucker funktionieren. Wie bei einem herkömmlichen Tintenstrahldrucker bewegen sich 3D-Drucker beim Drucken eines Objekts hin und her. Anstelle von Tinte gibt eine Düse ein Filament, beispielsweise Kunststoff, in Schichten ab, bis sich ein dreidimensionales Objekt bildet.

Jede Schicht eines 3D-gedruckten Objekts enthält winzige Falten – normalerweise in Submillimetern gemessen -, die Füllmuster genannt werden. Diese Muster sollen einheitlich sein. Druckermodell, Filament, Düsengröße und andere Faktoren verursachen jedoch leichte Unvollkommenheiten in den Mustern. Das Ergebnis ist ein Objekt, das nicht mit seinem Konstruktionsplan übereinstimmt.

Der Drucker wird beispielsweise angewiesen, ein Objekt mit Halbmillimeter-Füllmustern zu erstellen. Aber das tatsächliche Objekt hat Muster, die 5 bis 10 Prozent vom Konstruktionsplan abweichen. Wie ein Fingerabdruck für eine Person sind diese Muster einzigartig und wiederholbar. Sie können daher auf den 3D-Drucker zurückverfolgt werden.

“3D-Drucker sind so gebaut, dass sie gleich sind. Aber es gibt leichte Abweichungen in der Hardware, die während des Herstellungsprozesses erzeugt werden und zu einzigartigen, unvermeidlichen und unveränderlichen Mustern in jedem Objekt führen, das sie drucken”, sagt Xu. Um PrinTracker zu testen, erstellte das Forschungsteam fünf Türschlüssel aus jeweils 14 gängigen 3D-Druckern – 10 Frequenzmultiplexdruckern (FDM) und vier Stereolithographiedruckern (SLA).

Mit einem Tintenstrahl-Scanner erstellten die Forscher digitale Bilder von jedem Schlüssel. Von dort aus verbesserten und filterten sie jedes Bild und identifizierten Elemente des Einfüllmusters. Sie entwickelten dann einen Algorithmus, um die Variationen jedes Schlüssels auszurichten und zu berechnen, um die Authentizität des Fingerabdrucks zu verifizieren.

Nachdem die Forscher eine Fingerabdruckdatenbank der 14 3D-Drucker erstellt hatten, konnten sie 99,8 Prozent den Drucker zum jeweiligen Schlüssel zuordnen. Sie führten 10 Monate später eine separate Testreihe durch, um festzustellen, ob die zusätzliche Verwendung der Drucker die PrinTracker-Fähigkeit beeinträchtigen würde, Objekte an ihre Ursprungsmaschine anzupassen. Die Ergebnisse waren die gleichen.

Das Team führte auch Experimente mit Schlüsseln durch, die auf verschiedene Arten beschädigt wurden, um ihre Identität zu verschleiern. PrinTracker war in diesen Tests zu 92 Prozent genau.

Xu vergleicht die Technologie mit der Fähigkeit, die Quelle von Papierdokumenten zu identifizieren, eine Praxis, die von Strafverfolgungsbehörden, Druckereien und anderen Organisationen seit Jahrzehnten verwendet wird. Während die Experimente keine gefälschten Waren oder Schusswaffen beinhalteten, sagt Xu, dass PrinTracker verwendet werden kann, um jedes 3D-gedruckte Objekt zu seinem Drucker zu verfolgen.

“Wir haben gezeigt, dass PrinTracker eine effektive, robuste und zuverlässige Methode ist, mit der Strafverfolgungsbehörden und Unternehmen, die sich mit geistigem Eigentum befassen, die Herkunft von 3D-gedruckten Waren nachverfolgen können”, sagt Xu.

An der Arbeit waren folgende Personen beteiligt: Zhengxiong Li, Aditya Singh Rathore, Chen Song, Sheng Wei, Yanzhi Wang, und Wenyao Xu