Sicherzustellen, dass hergestellte Waren und Komponenten nicht illegal kopiert und durch gefälschte Waren ersetzt wurden, ist ein vorrangiges Anliegen der Fertigungs- und Verteidigungsindustrie in den USA und auf der ganzen Welt.
Eine mögliche Lösung hätte weitreichende Auswirkungen und Implikationen in verschiedenen Bereichen, die von der Verbesserung biomedizinischer Implantate bis zum Schutz nationaler Verteidigungsgüter reichen.
Forscher der Texas A&M University haben ein Verfahren zum Einprägen eines versteckten Magnetetiketts entwickelt, das mit Authentifizierungsinformationen während des Teileherstellungsprozesses in die hergestellte Hardware codiert ist. Das revolutionäre Verfahren birgt das Potenzial, gefälschte Waren leichter aufzudecken, indem physische Etiketten – wie Barcodes oder QR-Codes (Quick Response) – durch diese versteckten Magnetetiketten ersetzt werden, die als dauerhafte und eindeutige Kennung dienen.
Das Projekt mit dem Titel „Embedded Information in Additively Manufactured Metals via Composition Gradients for Anti-Counterfeiting and Supply Chain Traceability“ ist ein Fakultätspartnerprojekt, das vom SecureAmerica Institute unterstützt wird. Es umfasst Forscher des Department of Materials Science and Engineering und des J. Mike Walker ’66 Department of Mechanical Engineering bei Texas A&M.
Das Team hat seine Forschungsergebnisse kürzlich in der Fachzeitschrift Additive Manufacturing veröffentlicht.
Zu den Fakultätsforschern des Projekts gehören Dr. Ibrahim Karaman, Chevron-Professor I und Abteilungsleiter der Abteilung für Materialwissenschaft und -technik; Dr. Raymundo Arroyave, Professor für Materialwissenschaft und -technik und Exzellenz-Professor des Dekans der Familie Segers; und Dr. Richard Malak, außerordentlicher Professor für Maschinenbau und Professor für Laufbahnentwicklung bei Gulf Oil/Thomas A. Dietz. Neben der Fakultät haben Dr. Daniel Salas Mula, ein Forscher der Texas A&M Engineering Experiment Station, und der Doktorand Deniz Ebeperi – beide Mitglieder von Karamans Forschungsgruppe – an dem Projekt mitgearbeitet. Das Team hat auch mit Dr. Jitesh Panchal, Professor für Maschinenbau an der Purdue University, zusammengearbeitet.
Die Gewährleistung von Sicherheit und zuverlässiger Authentifizierung in der Fertigung ist ein wichtiges nationales Anliegen, da die USA Milliarden von Dollar in die Fertigung investieren. Ohne ein solches leicht verfügbares Verfahren kann es nahezu unmöglich sein, ein authentisches Teil oder eine Komponente von seiner gefälschten Kopie zu unterscheiden.
„Das Problem ist, dass, wenn ich eine Idee, ein Gerät oder ein Teil habe, es für andere sehr einfach ist, es zu kopieren und sogar viel billiger herzustellen – wenn auch vielleicht in einer geringeren Qualität“, sagte Karaman. „Manchmal tragen sie sogar den gleichen Markennamen, also wie stellen Sie sicher, dass dieser Artikel nicht Ihnen gehört? (Das eingebettete magnetische Etikett) gibt uns die Möglichkeit und ein neues Werkzeug, um sicherzustellen, dass wir unsere Verteidigungs- und Fertigungsindustrie schützen können. “
Das Team implementiert additive Fertigungstechniken für Metalle, um sein Ziel zu erreichen, lesbare Magnetetiketten erfolgreich in Metallteile einzubetten, ohne Kompromisse bei Leistung oder Langlebigkeit einzugehen. Die Forscher verwendeten 3D-Druck, um diese magnetischen Tags unter der Oberfläche in nichtmagnetische Stahlbeschläge einzubetten.
Andere Anwendungen für diese Methode umfassen Rückverfolgbarkeit, Qualitätskontrolle und mehr, was weitgehend von der Branche abhängt, in der sie verwendet wird.
Nach dem Einbetten in einen nichtmagnetischen Gegenstand ist das magnetische Etikett mit einem Magnetsensorgerät – wie einem Smartphone – lesbar, indem es in der Nähe der richtigen Stelle auf dem Produkt gescannt wird, sodass der Benutzer auf die bezeichneten Informationen zugreifen kann.
Während es andere Verfahren zum Aufdrucken von Informationen gibt, erfordern sie in erster Linie eine ausgeklügelte und kostspielige Ausrüstung, die ein Hindernis für die Implementierung in der realen Welt darstellt.
„Verschiedene Ansätze wurden verwendet, um zu versuchen, die Eigenschaften der Metalle während des Herstellungsprozesses lokal zu ändern, um Informationen innerhalb des Teils zu kodifizieren“, sagte Salas Mula. „Dies ist das erste Mal, dass magnetische Eigenschaften des Materials auf diese Weise genutzt werden, um Informationen in ein nichtmagnetisches Teil einzubringen, insbesondere für den 3D-Druck von Metallen.“
Ebeperi sagte, dass das Team zur Kartierung des magnetischen Messwerts des Teils einen benutzerdefinierten dreiachsigen Magnetsensor entwickelt hat, der in der Lage ist, die Oberfläche zu kartieren und die Bereiche aufzudecken, in denen das eingebettete magnetische Tag zugänglich war.
Obwohl das System sicherer ist als ein physisches Etikett oder ein Code, der sich auf der Außenseite eines Artikels befindet, arbeitet das Team immer noch daran, die Komplexität der Sicherheit der Methode zu verbessern.
Im weiteren Verlauf des Projekts, sagte Karaman, umfassen die nächsten Schritte die Entwicklung einer sichereren Methode zum Lesen der Informationen, möglicherweise durch die Implementierung einer physischen „Doppelauthentifizierung“, bei der der Benutzer eine bestimmte Behandlung oder einen bestimmten Reiz anwenden muss, um den Zugriff auf das Magnetetikett freizuschalten .
Mehr Informationen:
D. Salas et al., Einbettung versteckter Informationen in additiv hergestellte Metalle über die Einstufung magnetischer Eigenschaften zur Rückverfolgbarkeit, Additive Fertigung (2022). DOI: 10.1016/j.addma.2022.103261