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使用增材制造检测假冒零件

2022年12月      EurekAlert

确保制成品和零部件不被假冒商品非法复制和替代,是美国和世界各地制造业和国防工业高度关注的问题。一个潜在的解决方案将从增强生物医学植入物到保护国防资产等各个领域产生广泛的影响。

德克萨斯A&M大学的研究人员开发了一种方法,在零件制造过程中,在制造的硬件中压印一个隐藏的磁性标签,该标签编码有认证信息。通过将条形码或QR码等物理标签替换为这些隐藏的磁性标签,这一革命性的过程可能更容易揭露假冒商品,这些磁性标签可以充当永久和唯一的标识符。

该项目名为“通过成分梯度在增材制造的金属中嵌入信息,用于防伪和供应链追踪”,是Secure America Institute支持的教员合作项目。其中包括德克萨斯A&M公司材料科学与工程系和J.Mike Walker’66机械工程系的研究人员。该团队最近在《增材制造》杂志上发表了这项研究。该项目的研究人员包括雪佛兰大学一级教授、材料科学与工程系系主任易卜拉欣·卡拉曼(Ibrahim Karaman);材料科学与工程教授、Segers Family院长卓越教授Raymundo Arroyave;以及机械工程副教授、海湾石油/Thomas A. Dietz职业发展教授Richard Malak。除了教师之外,德克萨斯A&M大学工程实验站的研究员丹穆拉和博士生埃贝佩利都是卡拉曼研究小组的成员,他们也参与了这个项目。该团队还与普渡大学机械工程教授Jitesh Panchal合作。

确保制造业的安全和可靠的认证是一个关键的国家问题,美国在制造业上投资了数十亿美元。如果没有这种现成的方法,几乎不可能将正品部件或组件从赝品中区分出来。卡拉曼说:“问题是,当我有一个想法、设备或部件时,其他人很容易复制,甚至以更低的成本制造出来——尽管质量可能会更低。有时候他们甚至会使用相同的品牌名称,那么你怎么确定那件商品不是你的呢?嵌入磁性标签为我们提供了一个机会和一个新工具,以确保我们能够保护我们的国防和制造业。”

该团队正在实施金属增材制造技术,以实现在不影响性能或寿命的情况下成功将可读磁性标签嵌入到金属部件中。研究人员使用3D打印技术将这些磁性标签嵌入到非磁性钢硬件的表面下。该方法的其他应用包括可追溯性、质量控制等,这在很大程度上取决于所使用的行业。

一旦嵌入到非磁性物品中,就可以使用磁性传感器设备(如智能手机)扫描产品上的磁性标签读取数据,从而允许用户访问指定信息。虽然存在其他压印信息的方法,但它们都需要复杂且昂贵的设备,这会带来巨大的成本压力。

穆拉说:“在制造过程中,已经使用了不同的方法来尝试局部改变金属的特性,以便能够在零件内编码信息。这是第一次以这种方式使用材料的磁性来引入非磁性部分的信息,特别是用于金属的3D打印。”

 Ebeperi说为了绘制零件的磁读数,该团队创建了一个定制的三轴磁传感器,该传感器能够绘制表面并显示嵌入磁标签的可访问区域。

虽然该系统比位于物品外部的物理标签或代码更安全,但该团队仍在努力提高该方法安全性的复杂性。随着项目的推进,卡拉曼表示,接下来的步骤包括开发一种更安全的读取信息方法,可能通过实施物理“双重认证”,要求用户应用特定的处理或刺激来解锁对磁性标签的访问。