Studie: 3D-Drucker haben "Fingerabdrücke"

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3D-Drucker geben jedem Objekt, das mit ihnen gefertigt wird, eine individuelle Note in Form eines einzigartigen, unausweichlichen und unveränderlichen Musters mit. Dies hat eine jetzt veröffentlichte US-Studie zu "digitalen Fingerabdrücken" bei Maschinen für Rapid Prototyping ergeben, die auch für den Einsatz im Haushalt oder im Büro geeignet sind. Die beteiligten Forscher haben nach eigenen Angaben zugleich ein "PrinTracker" getauftes Verfahren entwickelt, mit dem sich die verräterischen Spuren auslesen und ein fabriziertes Objekt mit dem Drucker verbinden lässt, in dem es entstanden ist.

Produktionsmethoden wie Rapid Prototyping, die auf 3D-Druck setzen, arbeiten additiv. Damit lassen sich aus Kunststoffen, Flüssigkeiten, Keramik, Papier oder Metallpulver schichtweise Körper beziehungsweise Figuren aufbauen, die ihre Konstrukteure vorher am Rechner per Computer Aided Design (CAD) erstellt haben. Ähnlich wie bei einem Tintendrucker entstehen die räumlichen Strukturen durch ständiges Hin- und Herbewegen des Druckerkopfs, aus dem aber andere Materialien herauskommen.

Verräterische Falten

Jede Schicht eines 3D-gedruckten Objekts enthält winzige Falten, die die Füllstoffe aufwerfen. Sie sind kleiner als ein Millimeter und gewöhnlich mit bloßem Auge kaum wahrnehmbar. Die damit entstehenden Muster sollten eigentlich alle gleich ausfallen. Wie die Wissenschaftler herausgefunden haben, verursachen 3D-Drucker aber je nach Typ, Füllung, Größe des Druckknopfs sowie anhand weiterer einschlägiger Faktoren leichte Unregelmäßigkeiten. Das fertige Objekt entspricht demnach nicht zu 100 Prozent dem Designplan.

Ein Drucker könnte etwa angewiesen sein, einen Gegenstand mit Füllmustern in der Größe eines halben Millimeters zu fertigen, bringen die Forscher ein Beispiel. Das herauskommende Objekt weise aber Muster auf, die fünf bis zehn Prozent von der Blaupause abweichen würden und ähnlich einzigartig und wiederholbar seien wie der Fingerabdruck einer Person. Daher sei es möglich, diese Spuren auch zu dem eingesetzten 3D-Drucker zurückzuführen.

Test mit gedruckten Schlüsseln

Um die PrinTracker-Methode zu testen, fertigte das Team fünf Türschlüssel jeweils von 14 herkömmlichen 3D-Druckern. Sie verwendeten dabei zehn Maschinen, die das weitverbreitete Fertigungsverfahren Fused Deposition Modeling (FDM) verwendeten, sowie vier Stereolithographie-Drucker. Mit einem herkömmlichen Scanner erstellten die Forscher zudem digitale Bilder von jedem der Schlüssel. Diese bearbeiteten sie mit diversen Filtern, um die Füllmuster zu identifizieren. Schließlich entwickelten sie einen Algorithmus, um die Abweichungen zwischen den Schlüsseln zu berechnen und die Authentizität des digitalen Fingerabdrucks zu verifizieren.

Mithilfe einer Datenbank für die Muster gelang es den Wissenschaftlern nach eigener Darstellung, einen Schlüssel seinem Drucker mit einer Wahrscheinlichkeit von 99,8 Prozent zuzuweisen. Nach zehn Monaten führten sie den Test noch einmal durch, um herauszufinden, ob der zusätzliche Einsatz der Drucker die Erkennungsrate verändern würde. Die Ergebnisse seien aber die gleichen geblieben. Bei Experimenten mit nachträglich absichtlich beschädigten Schlüsseln habe PrinTracker noch mit einer Überführungsquote von 92 Prozent gearbeitet.

Herkunft von 3D-gedruckten Waffen nachvollziehen

Die Methode lässt sich vergleichen mit Verfahren zum "Browser-Fingerprinting" oder zum Aufspüren traditioneller Drucker anhand des bedruckten Papiers. Wenyao Xu von der Universität Buffalo (US-Bundesstaat New York), der die Untersuchung leitete, hofft nun, dass sich per PrinTracker insbesondere die Herkunft von 3D-gedruckten Waffen oder unlizenzierten Imitaten nachvollziehen lässt. Das additive Fertigungsverfahren biete zwar viele "wundervolle" Einsatzmöglichkeiten, meint der Computerwissenschaftler, aber es sei auch "der Traum von Fälschern". Dazu komme das Potenzial, Schusswaffen unter Leute zu bringen, die sie nicht besitzen dürften. (axk)