布法罗大学：3D打印也有“指纹”？这项技术让3D打印物品丢不了

上图说明了这项技术是如何运作的。图片来源：布法罗大学 徐文耀

像人的指纹一样，世界上没有哪两台3D打印机是一模一样的。

这是来自布法罗大学领导的一新的研究成果，它被认为是精确追踪3-D打印对象的第一种精确方法。

这是一个被称为“PrinTracker”的研究团队，其最终研究成果将有助于执法和情报机构追踪3D打印枪支、假冒产品和其他商品的来源。

作为布法罗大学工程与应用科学学院的计算机科学与工程系副教授、该研究的主要作者徐文耀博士说：“3D打印虽然有很多妙用，但它也助长了假冒伪劣产品的嚣张气焰。更令人担忧的是，不被允许拥有枪支的人通过它将很容易获得枪支。”

这项研究成果将在10月15日至19日召开的计算机与通信安全会议（由多伦多计算机与通信安全协会主办）上发表。该成果由来自罗格斯大学和东北大学研究人员合著而成。

了解3D打印机是如何工作的，将有助于理解该研究成果。像普通的喷墨打印机一样，3D打印机在“打印”一个物体的时候需要来回移动。但3D打印机不需要墨水，在喷嘴处安放塑料等灯丝即可，直到3D物体形成。

3D打印产品的每一层都包含亚毫米级的微小的褶皱，这被称为填充图案。这些图案本应该是均匀平整的，然而打印机的型号、灯丝、喷嘴尺寸等因素在图案中形成了轻微缺陷，结果打印出一个与设计方案不匹配的对象。

例如，打印机收到命令后将在填充模式中创建一个0.5毫米的对象。但是实际打印出来的图案与设计方案相差5%～10%，这就像一个人的指纹，这些模式是独特的和不可重复的。因此，根据这些产品可以追踪到生产该产品的3D打印机。

徐说：“3D打印机的构造都是一样的。但是，在制造打印机的过程中所创建的硬件会有细微的变化，这导致他们打印的每个产品都具有独特的、不可复制的模式。”

为了测试PrinTracker技术，研究小组从14台普通的3D打印机——10台频分复用（FDM）打印机和4台立体光刻（SLA）打印机中制造了5把门钥匙。

利用喷墨扫描仪，研究人员创建了每个键的数字图像。通过数字图像，以达到增强和过滤每个图像、识别元素填充模式的效果。然后，他们开发了一种算法来对齐和计算每个密钥的变化，以验证指纹的真实性。

在创建了14台3D打印机的指纹数据库之后，研究人员能够以99.8%的精确度将钥匙与打印机匹配。10个月后，他们进行了一系列单独的测试，以确定打印机的额外使用是否会影响PrinTracker将对象与源机器匹配的能力。其最终结果是一样的。

该小组还进行了一系列实验，当使用各种方法损坏钥匙（以掩盖他们的真实身份）后，PrinTracker在这些测试中追踪准确率为92%。

徐教授认为，这种技术与纸质文件的来源识别技术类似，纸质文件的来源识别技术是执法机构、打印机公司和其他组织几十年来使用的做法。徐教授说，虽然实验没有涉及到检测假冒商品或枪支，但PrinTracker可以用来追踪任何3D打印物体。

徐教授说：“我们已经证明，PrinTracker是一种有效、可靠和可靠的3D打印追踪技术，执法机构以及关注知识产权的企业可以追踪3D印刷品的来源。”