Forensic Readiness Framework for 3D Printing Process: A Case Study of Ultimaker 3 - DFRWS USA 2020

Summary

En este video, Mohammed Harris Race, estudiante de doctorado en el laboratorio de seguridad y forense de VCU, presenta un marco de preparación forense para la impresión 3D, utilizando un estudio de caso con la impresora Ultimaker 3. El estudio aborda la importancia de las investigaciones forenses en componentes críticos impresos en 3D, como piezas de aviones o automóviles, que pueden estar involucradas en accidentes. Harris describe cómo se implementaron sensores independientes para monitorear el proceso de impresión, analizando el movimiento y las temperaturas. El sistema logró identificar fallos sospechosos en patrones de relleno y fluctuaciones térmicas, demostrando la efectividad del marco de preparación forense para detectar manipulaciones y fallos en impresiones 3D.

Takeaways

• 😀 Mohammed Harris Race es un estudiante de doctorado en el laboratorio de seguridad y forense en VCU, investigando la seguridad y forense de la fabricación aditiva.
• 😀 La fabricación aditiva está siendo utilizada para producir componentes funcionales críticos, como turbinas de motores, componentes de aviones y llantas de automóviles.
• 😀 Los componentes fabricados en 3D pueden ser objeto de investigaciones forenses en caso de accidentes, pero los sistemas de impresión 3D tienen capacidades limitadas de registro.
• 😀 Existe la necesidad de un marco de preparación forense que pueda analizar tanto el proceso de impresión como el objeto impreso en el dominio físico.
• 😀 El proceso de impresión 3D FDM (Modelado por Deposición Fundida) implica la extrusión de filamento fundido capa por capa para crear el objeto final.
• 😀 Las impresoras 3D, como la Ultimaker 3, utilizan diferentes componentes como la cama de impresión, el cabezal de impresión y varios motores para controlar el movimiento en los ejes X, Y y Z.
• 😀 La impresora 3D trabaja con un archivo de diseño que se convierte en formato STL y luego se traduce en instrucciones G-code que controlan el proceso de impresión.
• 😀 En una investigación forense, se evalúan aspectos como la geometría de cada capa, el grosor de las capas, el patrón de relleno, la cantidad de material utilizado y las temperaturas durante la impresión.
• 😀 El marco de preparación forense propuesto se basa en sensores independientes que registran datos sobre el movimiento y las temperaturas, con un enfoque en evitar manipulaciones del sistema.
• 😀 Se emplean encoders ópticos y termistores para registrar el movimiento y las temperaturas en la impresora, y se analizan los datos en dominios temporales y espaciales para detectar cualquier anomalía en el proceso de impresión.

Q & A

¿Qué es la investigación principal de Mohammed Harris Race?

La investigación principal de Mohammed Harris Race se centra en la seguridad y la forensicidad de la fabricación aditiva, específicamente en el proceso de impresión 3D.

¿Cuál es la necesidad de un marco de preparación forense en la impresión 3D?

Dado que las impresoras 3D tienen capacidades de registro limitadas y son sistemas ciberfísicos, no es suficiente la forense convencional para investigar posibles incidentes, lo que requiere un marco forense especializado que analice tanto el proceso de impresión como el objeto impreso.

¿Qué tipo de impresora se utiliza en el estudio presentado?

En este estudio se utiliza la impresora Ultimaker 3, que es una impresora FDM (Fused Deposition Modeling).

¿Qué componentes principales tiene una impresora 3D FDM?

Los componentes principales de una impresora 3D FDM incluyen la cama de impresión (que es calefaccionada y se mueve en el eje Z), el cabezal de impresión (que contiene la boquilla), el extrusor, y los motores paso a paso que permiten el movimiento en los ejes X, Y y Z.

¿Cuál es la importancia del patrón de relleno y la densidad en la impresión 3D?

El patrón de relleno y la densidad de las capas impuestas afectan directamente a las propiedades mecánicas del objeto impreso. Diferentes patrones, como líneas, triángulos o panal, y su densidad, determinan la resistencia y las características físicas del objeto.

¿Qué aspectos clave analizaría un equipo forense en una investigación de impresión 3D?

Un equipo forense se interesaría en la geometría de cada capa, el grosor de las capas, el número de capas, el patrón y la densidad de relleno, el perfil temporal, la temperatura de la boquilla y de la cama, y si hubo alguna manipulación de estos parámetros durante el proceso de impresión.

¿Por qué se usan sensores independientes en el marco de preparación forense?

Se usan sensores independientes para evitar que un sistema comprometido pueda falsificar las lecturas y dar una falsa sensación de normalidad, asegurando así la fiabilidad de los datos obtenidos.

¿Qué tipo de sensores se emplearon para medir los movimientos y las temperaturas en la impresora?

Se emplearon codificadores ópticos para rastrear el movimiento en los ejes X, Y y Z, y un termistor para medir la temperatura de la cama de impresión. Para la temperatura de la boquilla, se utilizó un termopar tipo K.

¿Cómo se procesan los datos obtenidos de los sensores en el estudio?

Los datos obtenidos se envían a una unidad de control forense, donde se dividen en problemas 2D, se realizan transformaciones de sincronización e interpolación, y luego se analizan en los dominios del tiempo y el espacio para generar los resultados finales.

¿Cómo se representó el espacio de impresión para el análisis en el dominio espacial?

El espacio de impresión se representó como una matriz 2D de 2000x2000 píxeles, donde cada píxel representa un área de 0.1 mm por 0.1 mm, y cada píxel tiene atributos relacionados con el proceso de impresión, como la temperatura y el estado de extrusión.

¿Qué hallazgos se hicieron en el caso de estudio con respecto al análisis forense de un marco de automóvil impreso en 3D?

El análisis forense del marco de automóvil impreso en 3D reveló patrones de relleno sospechosos en algunas capas, fluctuaciones de temperatura y cambios en el perfil de la temperatura de la boquilla. Esto sugirió manipulación del proceso de impresión, lo que contribuyó al fallo del objeto.