3D打印零件,现在相当流行。据估计这在全球是个价值50亿美元的市场,其全球供应链涉及到互联网、电子邮件和云计算/储存。在我们享用新技术的同时,盗用知识产权的假冒者也从中窥视到机会。而借助被盗设计文件打印出来的冒牌货,可能会产生可怕的结果,特别在航空航天、医学等特殊领域。而专家预测,到2021年75%的商用和军用新飞机将与包含3D打印部件的引擎、机身等一起飞行;而未来十年中,增材制造在医疗植入物生产中的使用每年将增长20%。
以尼基尔·古普塔副教授领衔的纽约大学坦顿工程学院和阿布扎比分校的研究小组找到一种证明零件来源的方法,以全新方法借助QR(Quick Response)码来确定打印它的设备是否合法。发表于《先进工程材料》的论文中,研究人员描述了以三维形态将QR码、条形码和其他无源标签隐藏在工件中的方法,既不损害零件的完整性,又让潜在的伪造者无法破解,不能对零件进行逆向工程仿制。
古普塔的博士生陈菲等详细描述了如何将QR代码加入到计算机辅助设计(CAD)文件中,以便在打印过程中将QR码逐层散布,在最终产品中形成立体的格点布局。以后用微型CT扫描仪或其他设备扫描时,产品会呈现许多个“假面”来“搅局”。只有掌握正确扫描朝向的可信用户,才能获得合法的QR代码图像。
古普塔说:“给相对简单的二维标签赋予复杂的三维特征,将数百个微小缺陷散布在打印件中。我们能创建许多‘假面’,让不知从哪里看的人得不到正确的QR码。”而在2016年的《材料与设计》杂志中,他详细介绍了在CAD文件中插入不可检测的缺陷的方法,只有可信赖的打印机才能正确地生产这些零件。
团队在试验中尝试过热塑性塑料、光致聚合物和金属合金;并在业界常用的好几种打印技术中应用。
另一个问题是会不会影响最终产品的强度。陈菲说:“创建扫描仪可读的QR代码,需要嵌入相当于空白的内容。这些细小缺陷是分散到诸多层上的,使零件强度保持在可接受范围。”团队对嵌入缺陷的立方体、球体和条形等多种物体进行了应力测试,发现对结构完整性的影响可以忽略不计。
古普塔还谈到成本效益:“解决方案是要与受威胁水平相匹配的。在复杂、高风险、即使最小的质量问题也性命攸关的领域,比如生物医学和航空航天,我们的创新就特别有用。”比尔。