ラトガーズ大とジョージア工科大、3Dプリンターに3レイヤ技術導入

August, 18, 2017, Atlanta--アディティブマニファクチャリング(AM)は、航空宇宙コンポーネントから医療インプラントまでの重要な分野で従来の製造工程に取って代わろうとしている。しかし、そのプロセスは3Dプリンターを制御するソフトウエア依存であるため、AMは悪意の攻撃や、手を抜く悪辣なオペレータのターゲットになり得る。
　ジョージア工科大学とラトガーズ大学の研究グループは、AMを使って製造されるコンポーネントが妥協のないものであることを検証する3層システムを開発した。同システムでは、音響技術と他の物理的技術を使って、プリンターが期待通りに動作していることを確認し、また非破壊検査技術がパーツに埋め込まれた微小な金のナノロッドの正しい位置を検証する。その検証技術は、プリンターファームウェアや、コンピュータを制御するソフトウエアに依存しない。
　両研究機関は、国立科学財団(NSF)から助成金を受け取り、プロセスのさらなる開発を進める。

新システムの3つの構成要素
・動作中の3Dプリンターの音響計測。正しいプリントの参照記録と比較すると、この音響モニタリングは、安価なマイクロフォンとフィルタリングソフトウエアにより、プリンターの音の変化を検出し、悪意のソフトウエアのインストールを示唆できる可能性がある。

・プリンターコンポーネントの物理的トラッキング。望みのモノを作るためにプリンターの押出機と他のコンポーネントは、安価なセンサで観察される一貫した機械的パスに従わなければならない。予想のパスからの変化は攻撃を示すことがある。

・仕上がりコンポーネント内のナノロッド検出。ラマン分光とコンピュータトモグラフィ(CT)を使って、研究チームは金のナノロッドの位置を検出することができた。ナノロッドは、3Dプリンターで使用するフィラメント材に混ぜられている。ナノロッド粒子の予想位置からの変化は、コンポーネントの品質問題を示すことがある。変動は悪意のある行為、あるいはプリンター材料の節約から来る可能性がある。

　研究チームは、この技術を3つの異なるタイプの3DプリンターとCNCマシーンでテストした。テストケースとして使用したのはポリエチレン脛骨人工膝。悪意のある行為あるいは品質問題以外に、その技術は不注意による製造問題も阻止できるので、材料浪費が減少する。
　3Dプリントコンポーネントの欠陥検出技術では、研究チームは、腫瘍発見のための医療イメージング技術で使用されるのと同じ種類の造影剤を適用することを思いついた、とラトガーズ大学電気・コンピュータ工学部准教授、Mehdi Javanmardは説明している。
　金の造影剤は、プリントしたコンポーネントの構造的完全性を危うくしないことの確認テストが行われている。
　技術の実行可能性を実証したので、研究チームはNSF助成金を使って、検証法を改善し、それを追うように近づけることを計画している。
(詳細は、www.gatech.edu)