18、基于物联网的3D打印机的安全与弹性控制

基于物联网的3D打印机的安全与弹性控制

1. 引言

随着原型制作和小规模制造的快速发展，两种主要的制造解决方案受到了越来越多的关注：
- 减材制造（SM） ：工人通过铸造模具或使用铣削和车削等工艺削减材料块。
- 增材制造（AM） ：也称为3D打印技术，通过融合材料层来创建物体的零件和原型。

3D打印技术由于其逐层构建的特性，能够生成更复杂的组件，这一关键优势使其受到了如NASA、ESA和SpaceX等公司和机构的青睐。它的应用范围广泛，包括打印设备组件、替换零件和房屋等。然而，3D打印技术在生产高质量和高精度设备的同时，也带来了高昂的成本，例如高质量塑料的成本可能超过20,000美元。此外，每个制造对象都需要满足一系列严格的物理要求，如对机械或热应力的抵抗力。因此，使用3D打印技术需要确定各种参数和系数，以及热源的模式，这使得普通用户难以掌握。基于这些原因，将生产外包给专门从事3D打印技术的第三方的需求日益增长。

近年来，物联网（IoT）为智能工业系统和网络制造系统的发展提供了有前景的机遇，同时也促进了3D打印生产的外包过程，从而产生了基于物联网的3D打印机。然而，外包3D打印过程的各种应用使其成为了有吸引力的攻击目标。3D打印系统存在两个重大威胁：知识产权盗窃和物理损坏。虽然研究人员已经开发了许多传统的解决方案，如加密和验证算法，但这些方案不足以应对基于物联网的3D打印机的网络物理特性。由于3D打印机对许多军事和民用应用至关重要，攻击者有越来越强烈的动机来破坏3D打印系统。例如，2013年11月，Powderpart Inc.的一台3D打印机因操作失误发生了爆炸。此外，任何其他网络