Was ist 3D-Druck?
Den dreidimensionalen Druck gibt es schon seit den 80-er Jahren, doch erst die kostengünstigen 3D-Drucker der Jetztzeit haben das Thema auf die Titelseiten gebracht. Wie funktioniert der dreidimensionale Druck und was kann man damit machen?
Heute kann praktisch jeder Mensch bei sich zu Hause mit einem 3D-Drucker Pistolen und Schlüssel aus Kunststoff herstellen. Die Drucke sind voll funktionsfähig und die Sicherheitsbranche hat ein neues Problem bekommen.
Wie alle neuen Technologien hat auch der 3D-Druck viele Facetten. Einige Menschen interessieren sich für die neuen Möglichkeiten, andere eher für die neuen Risiken und wieder andere für ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Chancen und Risiken.
Während ein normaler Bürodrucker Tinte auf Papier spritzt, trägt der 3D-Drucker viele Materialschichten nacheinander auf, bis ein dreidimensionaler Gegenstand entsteht.
Dr. Thomas A. Campbell vom Virginia Tech, einer Staatsuniversität in den USA, erforscht Möglichkeiten zur Echtheitsbestimmung von Produkten mittels sogenannter Quantenpunkte in 3D-Drucken.
Dieses Herstellungsverfahren unterscheidet sich von der herkömmlichen Fertigung, bei der normalerweise von einem Rohling so lange Material abgetragen wird, bis das Endprodukt die gewünschte Form hat. Der 3D-Druck wird daher auch als Additive Manufacturing (AM) bezeichnet. Mittlerweile funktioniert das Verfahren nicht nur mit Metallen und Kunststoffen, sondern auch mit menschlichem Gewebe (zur Wundheilung und Organherstellung) sowie mit Bakterien und Chemikalien.
Prototypen und Ersatzteile
Der erste größere Anwendungsbereich war die Prototypenfertigung. Hier spielt der 3D-Druck seine Vorteile aus: Die Konstruktionsdaten lassen sich jederzeit ändern und es können mehrere Entwürfe getestet werden, ohne die Fertigungsmaschine jedesmal neu einzurichten. In der Luftfahrtindustrie und bei mehreren Fahrzeugherstellern ist diese Prototypisierung bereits zum Standard geworden.
Die Einfachheit, mit der sich Prototypen und andere Einzelprodukte herstellen lassen, macht das Verfahren auch für die Herstellung von Ersatzteilen geeignet, vor allem wenn die Originalteile nicht mehr erhältlich sind. Die US-Luftwaffe nutzt solche Teile bereits in großem Umfang. Bei militärischen Operationen liegt der Nutzen des Verfahrens auf der Hand. Gefechtseinheiten müssen nicht mehr alle Ersatzteile mitführen, die möglicherweise benötigt werden. Die Teile werden bei Bedarf einfach von einem 3D-Drucker hergestellt – die Baupläne lässt sich die Einheit via Internet zuschicken.
Das US-Verteidigungsministerium untersucht das Gefahrenpotenzial durch die Verwendung fehlerhafter oder gefälschter Teile.
Nanokristalle als Echtheitszertifikat
Mit kryptographischen Codes können sich Objekte selbst authentifizieren. An der neuen Technologie sind vor allem Institutionen interessiert, die auf Vertraulichkeit angewiesen sind. Zum Kreis der Interessenten gehört auch das US-Verteidigungsministerium.
Die Einfachheit, mit der sich Entwürfe ändern lassen, bringt neue Risiken. Das US Verteidigungs-
ministerium untersucht das Gefahrenpotenzial durch die Verwendung fehlerhafter oder gefälschter Teile. „Dem Ministerium wurden bereits gefälschte Elektronikteile verkauft. Es besteht also Grund zur Wachsamkeit“, erklärt Thomas A. Campbell. Er forscht an der US-Universität Virginia Tech und ist Mitverfasser eines Papiers über Additive Manufacturing, das für die National Defense University geschrieben wurde.
Campbell und seine Kollegen am Virginia Tech erforschen Möglichkeiten zur Bestimmung der Echtheit von Produkten. Dazu betten sie sogenannte Quantenpunkte in 3D-Drucke ein. Quantenpunkte sind Nanokristalle aus Halbleitermaterialien. Sie leuchten unter Infrarotlicht und können in 3D-Drucken als Zufallsmuster eingebettet werden. Die Erforschung fälschungssicherer Quantenpunktsysteme am Virginia Tech wurde von der Quantum Materials Corporation für die Vermarktung lizenziert.
Quantenpunkte leuchten unter Infrarotlicht und können in 3D-Drucken als Zufallsmuster eingebettet werden. Source: Wikimedia Commons
Campbell erklärt: „Mit dem bloßen Auge lassen sich die Punkte nicht erkennen. Und sie können auch nicht gefälscht werden. Die Zufallsmuster ergeben einen kryptographischen Code, so dass sich das Objekt praktisch selbst authentifiziert.“
Eine nützliche Technologie für Institutionen, die auf Vertraulichkeit angewiesen sind und gleichzeitig auch die Ressourcen für die erforderlichen Infrarotlichtprüfungen haben. Einem Autofahrer, der die Echtheit eines Dichtungsrings für sein Fahrzeug kontrollieren will, stehen solche Möglichkeiten allerdings nicht zur Verfügung. Wie kann sich der Durchschnittsverbraucher besser gegen Produktfälschungen schützen?
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Von Michael Lawton