Un team del Nara Institute of Science and Technology (NAIST), composto da Ph.D. Lo studente Arnaud Delmotte, Professor Yasuhiro Mukaigawa, Professore Associato Takuya Funatomi, Professore assistente Hiroyuki Kubo, e l'assistente professore Kenichiro Tanaka, ha sviluppato un nuovo metodo per incorporare informazioni in un oggetto stampato in 3D e recuperarle utilizzando uno scanner per documenti di consumo. Informazioni come un ID seriale possono essere incorporate senza modificare la forma dell'oggetto, ed essere semplicemente estratto da una singola immagine di uno scanner per documenti disponibile in commercio.

Esistono diverse tecnologie per la stampa 3D, ma il più comunemente usato consiste nel depositare strati di plastica fusa uno sopra l'altro. Questo metodo è noto come Fused Deposition Modeling (FDM). In genere, la deposizione plastica viene eseguita con strati di spessore costante. Però, nel metodo proposto, vengono selezionate coppie di livelli adiacenti verticalmente, e il loro equilibrio di spessore viene modificato in base alle informazioni da incorporare. Questa modifica del bilanciamento dello spessore ha scarso effetto sulla forma esterna dell'oggetto.

Inoltre, lo spessore degli strati stampati può essere misurato con precisione scansionando l'oggetto con uno scanner per documenti. Il metodo sviluppato consente il rilevamento delle variazioni dello spessore dello strato e l'estrazione delle informazioni incorporate.

I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati sulla rivista accademica internazionale Transazioni IEEE su Multimedia (TMM) il 25 dicembre, 2019.

Contesto e scopo:

Il "Digital Watermarking" è una tecnologia che incorpora informazioni all'interno di contenuti digitali come immagini, Audio, video, e modelli 3D. Alcuni metodi, come codice a barre e codice QR, incorporare le informazioni in modo visibile. Altri metodi lo incorporano di nascosto, con le informazioni aggiuntive nascoste nel contenuto e non percepibili dall'utente. Dal 2010, La tecnologia di stampa 3D ha guadagnato sempre più popolarità, portando a un crescente interesse per la tecnologia di filigrana per oggetti stampati in 3D. In questa ricerca, abbiamo proposto un nuovo metodo per incorporare una filigrana durante la stampa di un oggetto, e ci siamo concentrati sulla riduzione al minimo della distorsione sulla forma esterna per evitare perturbazioni sulla funzione originale dell'oggetto.

Caratteristiche:

Esistono diverse tecnologie per la stampa 3D. Tra loro, Il Fused Deposition Modeling (FDM) è il più comunemente usato. Consiste nel depositare strati di plastica fusa uno sopra l'altro. La forma desiderata si ottiene controllando con precisione la posizione e il flusso di un ugello di stampa in modo tale che gli strati di plastica deposti abbiano un percorso e uno spessore controllati. In genere, il flusso di plastica è controllato per produrre uno spessore dello strato costante. Però, nel nostro metodo, il flusso di plastica viene modificato durante la stampa per modificare localmente lo spessore dello strato per incorporare alcune informazioni aggiuntive. Al fine di prevenire il degrado della superficie esterna dell'oggetto, si selezionano coppie di strati verticalmente adiacenti e si modifica il rapporto dei rispettivi spessori mantenendo costante la somma dei due spessori di strato. Poiché uno spessore standard dello strato è di circa 0,2 mm, le informazioni possono essere incorporate in un'area relativamente piccola che va da alcuni millimetri a pochi centimetri.

Per recuperare le informazioni incorporate, è necessario misurare lo spessore degli strati. Però, il nostro metodo può eseguire questa misurazione utilizzando solo un comune scanner di documenti, e non richiede alcuna attrezzatura speciale. Il processo di stampa FDM produce naturalmente alcuni artefatti di stratificazione che sono visibili nelle immagini ottenute da uno scanner di documenti. Questi artefatti ci permettono di misurare lo spessore degli strati ed estrarre le informazioni.

Prospettiva futura

Con questo metodo, è possibile incorporare vari tipi di informazioni come un URL che può essere collegato a servizi Web; un ID univoco che può essere utilizzato per la tracciabilità del prodotto; e l'ID stampante e la data di stampa per la gestione della qualità batch.