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PROSTEP verbindet OpenDXM GlobalX und Blockchain

Von Martin Holland

3D-Drucker ermöglichen die schnelle Herstellung von Bauteilen. Dies können beispielsweise Prototypen oder Ersatzteile sein. Dabei muss jedoch sichergestellt sein, dass die richtigen Daten gedruckt und dass sie nicht beliebig vervielfältigt werden können. Im Rahmen des Förderprogramms PAiCE entwickelt PROSTEP dafür zusammen mit verschiedenen Partnern eine Secure Additive Manufacturing Plattform (SAMPL) unter Nutzung der auch von Bitcoin bekannten Blockchain-Technologie.

Das 3D-Druck-Verfahren hat das Potenzial, Wertschöpfungsketten wie z. B. das Ersatzteilwesen zu revolutionieren und wird daher als disruptive Technologie bezeichnet. Es wirft aber auch eine Reihe von sicherheitstechnischen und urheberrechtlichen Fragen auf. Wie kann bei der global verteilten Herstellung von potenziell sicherheitskritischen Bauteilen garantiert werden, dass nur autorisierte Personen Zugang zu den Daten haben, dass nur die Originaldaten gedruckt werden und dass sie nach der autorisierten Verwendung nicht für die Herstellung von Raubkopien missbraucht werden? Um autorisierte Kopie und Raubkopie unterscheiden zu können, müssen die 3D-Modelle, ähnlich wie Software-Programme oder digitale Medien, lizenziert werden. Das digitale Rechtemanagement wird damit zu einer Schlüsseltechnologie für die kommerzielle Nutzung des 3D-Drucks.

Ziel des von PROSTEP koordinierten SAMPL-Projekts ist die Entwicklung einer durchgängigen Sicherheitslösung – auch als Chain of Trust bezeichnet – für additive Fertigungsverfahren. Hierbei wird der gesamte Prozess von der Entstehung der digitalen 3D-Druckdaten über den Austausch mit einem 3D-Druckdienstleister und seinen durch spezielle Secure Elements abgesicherten Trusted 3D-Druckern bis zur Kennzeichnung der gedruckten Bauteile mittels RFID-Chip betrachtet. Dazu soll in Ergänzung zu den heute verfügbaren Mechanismen für die Verschlüsselung von 3D-Daten ein digitales Lizenzmanagement auf Basis der Blockchain-Technologie in die Datenaustauschlösung OpenDXM GlobalX integriert werden. Als Schnittstelle für den Austausch der Zertifizierungs- und Lizenzdaten zwischen Rechteinhaber und Empfänger kommt der Industrie-4.0-Standard OPC-UA zum Einsatz.

Blockchain ist bislang vor allem aus der Finanzwelt bekannt. Es handelt sich um ein kryptografisches Verfahren, um die Authentizität von finanziellen Transaktionen beim digitalen Zahlungsverkehr nachzuweisen. Eine konkrete Blockchain Anwendung ist beispielsweise die Kryptowährung Bitcoin. Um eine Transaktion durchzuführen, werden Bitcoins aus dem digitalen Wallet zusammen mit der verschlüsselten Empfängeradresse an das breite Bitcoin Netzwerk gesandt. Dort verifizieren Bitcoin Miner die Transaktion und setzen sie als neuen Block in die Blockchain. Vereinfacht lässt sich sagen: Eine Verifikation ist erfolgt, wenn über 50% der Miner die Transaktion bestätigt haben. Eine gute Erklärung dieser Methodik findet sich unter https://www.btc-echo.de/wie-funktioniert-eine-bitcoin-transaktion/

Die Blockchain-Technologie ist grundsätzlich auch für die Abbildung von Transaktionen im Sinne von Lizenzvergaben anwendbar. Hier erhält jemand anstatt Bitcoins die Lizenz, ein Bauteil entsprechend oft drucken zu dürfen.

PROSTEP verspricht sich von der Implementierung der Technologie in OpenDXM GlobalX die Erschließung neuer Märkte im Bereich des Additive Manufacturings und anderer Anwendungsbereiche, in denen die Echtheit von Produktdaten oder Lizenzierung sichergestellt werden muss. OpenDXM GlobalX wird "Blockchain Ready"; und die Nutzung für den Austausch von 3D-Druckdaten wäre einer der ersten Anwendungsfälle im Engineering. Insofern ist SAMPL wegweisend. Folgerichtig wird das Verbundprojekt mit einer Laufzeit von drei Jahren im Rahmen des Förderprogramms digitale Technologien für die Wirtschaft (PAiCE – Platforms, Additive Manufacturing, Imaging, Communication, Engineering) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert. Das Gesamtvolumen beträgt ca. 4,1 Millionen Euro, von denen 2,6 Millonen Euro Fördersumme sind. Weitere 1,5 Millionen Euro steuern die Industriepartner des Konsortiums bei.

Das Konsortium besteht aus PROSTEP, den Hamburger Unternehmen NXP Semiconductors und consider it, der Firma 3D MicroPrint aus Chemnitz sowie den Universitäten Hamburg und Ulm, der TU Harburg, dem Fraunhofer Institut ENAS, Chemnitz und dem assoziierten Partner Airbus. Der Flugzeughersteller Airbus wird die Anforderungen spezifizieren, die Geschäftsprozesse gemeinsam mit den anderen Partnern evaluieren und die Anwendungsfälle für das Additive Manufacturing beisteuern. Die Umsetzung erfolgt primär durch die Industriepartner, wobei PROSTEP mit seinem OpenDXM GlobalX die SAMPL-Plattform entwickeln wird. NXP wird die Secure Elements für die 3D-Drucker und die RFID-Chips für diese Anwendung entwickeln. Die grundlegende Blockchain-Implementierung erfolgt durch consider it. Die Hochschulpartner werden die Sicherheit und Blockchain entwickeln und sich vor allem um den Transfer der Projektergebnisse in die Lehre kümmern.

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