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Groupe de travail : 3D Printing Security

13 octobre 2017 - 35 boulevard Nicolas Samson, 91120 Palaiseau

Groupe de travail

« 3D Printing Security : technologies pour la protection des données et la traçabilité des opérations. Application à la certification des pièces critiques et à la lutte anti-contrefaçon »

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Approche émergente qui révolutionne la façon de concevoir, produire et entretenir des pièces, des sous-ensembles ou des systèmes complets, la fabrication additive est une solution qui a fait ses preuves pour toute une gamme d’applications dans des domaines aussi divers que les transports (aéronautique, automobile, spatial), la défense, le médical, l’énergie, le luxe, le textile ... Elle apporte, en effet, la possibilité d’accélérer le processus de design/prototypage de nouveaux systèmes, de créer des pièces optimisées, ayant des formes et des caractéristiques uniques (légèreté, résistance ...) ou de réparer/remplacer des pièces et commence donc à gagner de plus en plus d’ampleur aujourd’hui. Néanmoins, certaines limitations en termes de cadence, répétabilité du procédé, possibilités de contrôle in-situ, post-traitements et coûts limitent aujourd’hui l’adoption généralisée des solutions de fabrication additive. La sécurité et la garantie de la qualité, notamment dans le cas des systèmes à caractère critique utilisés dans des domaines tels l’aéronautique/l’automobile, le nucléaire/énergie, le médical font partie des problématiques qui empêchent le déploiement à large échelle des solutions de fabrication additive et freinent le développement des acteurs du domaine.

L’une des 47 technologies clés retenues dans le cadre du programme « Nouvelle France Industrielle »  et intégrée dans les 7 grandes priorités d’actions du pilier « Développement de l’offre technologique de l’Industrie du Futur », la fabrication additive est un axe stratégique pour la France. Malgré la présence de certains acteurs dans des positions clés de la chaîne de valeur de la fabrication additive, comme Dassault Systèmes, qui participe au consortium 3MF piloté par Microsoft visant à remplacer le standard de facto STL pour les modèles numériques, le groupe Gorgé via sa filiale Prodways, ou encore Fives via AddUp, sa joint-venture avec Michelin, la France accuse un certain retard selon une analyse récente [Tech2Market-2017] et manque encore de stratégie cohérente et de coordination au niveau national. Une initiative a été lancée par la DGE en mars 2017 englobant plusieurs mesures visant à positionner la France dans le top 5 mondial. Parmi ces mesures, la structuration d’une feuille de route nationale a été confiée à l’Alliance pour l’Industrie du Futur.

Selon [Cotteleer-et-al-2016] le cycle de fabrication additive comporte trois principales étapes : le design/la conception ; la fabrication, les moyens associés de monitoring in-situ et le post traitement et respectivement le test et la validation des produits. Pour assurer la sécurité et la traçabilité tout au long de la chaîne (physique et numérique) de fabrication additive il est nécessaire de gérer une série de problématiques spécifiques, ayant émergé récemment et qui sont traitées de manière parcellaire dans les initiatives actuelles. De nouvelles technologies issues du domaine de l’IoT, basées sur des capteurs et la blockchain, couplées à une meilleure exploitation et gestion des données numériques associées au processus de fabrication additive pourraient faciliter un monitoring tout au long du processus et contribuer à renforcer la sécurité.

3D printing

Figure 1 : Le cycle de production dans le cas de la fabrication additive – chaîne numérique et cyber sécurité [Goldenberg-et-al-2016]

 

Chaque étape du processus de fabrication additive comporte des opérations physiques ainsi que des données associées qui pourrait, en cas de mise en place d’un procédé rigoureux de suivi et d’exploitation des données, permettre d’optimiser et d’améliorer le processus et les produits, ainsi que d’assurer la traçabilité des opérations. Ces mêmes étapes sont également soumises à différents types de risques de sécurité. Au cours de la phase de conception les risques majoritaires concernent le piratage/vol des données, le verrouillage des fichiers ou leur falsification/corruption. Malgré l’émergence des standards pour le cryptage des fichiers (texte brut) .STL, qui représentent le standard de facto dans le domaine de la fabrication additive, nous sommes aujourd’hui, selon l’analyse récente de [Goldenberg-et-al-2016], encore loin d’une protection intégrée, de bout-en-bout du processus de fabrication additive et des pièces produites. Ce format de fichiers ne dispose actuellement pas de moyens solides pour assurer la confidentialité et l’intégrité des données, gérer les autorisations et garantir la traçabilité des opérations [Goldenberg-et-al-2016]. Pendant la phase de production, une première problématique liée intrinsèquement au processus concerne sa répétabilité, l’uniformité des propriétés et la garantie de la qualité, éléments clés en cas de besoin de certifier les produits. Ceci se répercute sur le procédé, les machines, les poudres utilisées ... et doit faire l’objet d’un monitoring particulier pour détecter en temps réel toute déviation et adapter le procédé afin de corriger les défauts ou identifier les produits concernés. En complément des problèmes intrinsèques au processus, il est également soumis à des risques d’attaque externe visant par exemple à introduire des changements dans la position, la composition, l’orientation ou à générer des défauts ayant une incidence sur la qualité des pièces [Straub-2017a, Straub-2017b]. Les deux articles récents de Straub, ainsi que celui de [Zeltmann-et-al-2016], commencent à s’intéresser à ces problématiques et proposer des solutions, mais le domaine n’est encore qu’à ses prémices. Pour répondre aux problématiques liées à la certification des pièces critiques, ainsi que renforcer la sécurité des procédés de fabrication additive, de nouvelles entités ont émergées comme LAAM – LISI Aerospace Additive Manufacturing, joint-venture entre l’équipementier aéronautique et la PME PolyShape spécialisée dans la fabrication additive, ou la start-up franco-allemande 3DTrust qui fournit une solution sécurisée pour le « manufacturing distribué » (transfert sécurisé de fichiers pour la fabrication additive des pièces entre un industriel et ses sous-traitants), accueillie depuis septembre 2015 dans le BizLab d'Airbus à Toulouse. Le périmètre couvert par les solutions proposées reste néanmoins limité et les initiatives visant à couvrir intégralement le cycle de fabrication additive sont encore au stade de projet. C’est le cas par exemple de l’initiative SAMPL – Secure 3D Printing, lancée cette année,  qui vise à assurer via la blockchain une couverture complète du processus de fabrication additive.

3D printing

Figure 2 : Etapes du processus de fabrication additive couvertes par l’approche de sécurité basée sur la blockchain proposée dans le cadre de de l’initiative SAMPL [Holland- Nigischer-2017]

 

L’intérêt grandissant pour ces problématiques montre non seulement les perspectives des démarches actuelles pour le passage à l’échelle des procédés de fabrication additive, mais aussi des opportunités émergentes pour les acteurs du domaine.

Dans ce contexte, Opticsvalley s’associé à viaccess-orca pour initier une réflexion autour de la mise en place d’une solution pour assurer de bout-en-bout la sécurité des données utilisées dans l’ensemble de la chaîne de fabrication additive et la traçabilité des opérations associées. Dans le cadre du projet régional « PME », les membres d’Opticsvalley ont initié des travaux autour de l’usage des technologies photoniques pour l’amélioration des procédés de fabrication additive. Ces travaux ont été poursuivis dans le cadre d’une demi-journée TechMeeting visant à faire émerger des collaborations autour des problématiques d’actualité en lien avec les machines et les procédés de fabrication additive, les matériaux et les produits finaux.  Suite à l’affiliation au Réseau FrenchTech #IoT #Manufacturing, Opticsvalley souhaite renforcer les travaux initiés par les membres de son réseau autour du monitoring des procédés de fabrication additive, en mettant à profit des technologies émergentes issues de ce domaine pour contribuer à la mise en place de la solution envisagée par Viaccess-Orca.

Viaccess-Orca se positionne comme un acteur de confiance  sur les données de fabrication générées à chaque étape de la chaîne de fabrication additive (numérique et physique). De par son expertise de plus de 20 ans dans la sécurisation des contenus à haute valeur ajoutée dans le domaine de l’audiovisuel, Viaccess-Orca souhaite mettre en place une plateforme pilote alliant traçabilité et sécurité des données avec différents acteurs de la fabrication additives (OEM, éditeurs logiciels, fabricants machines, …) dans le cadre de qualification/certification des pièces critiques.

Rejoignez-nous pour la réunion du groupe de travail « 3D Printing Security » qui aura lieu le vendredi 13 octobre 2017 dans les locaux d’Opticsvalley (35 Boulevard Nicolas Samson, 91120 Palaiseau). 

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BIBLIOGRAPHIE :

[Cotteleer-et-al-2016] Mark J. COTTELEER, Stuart TROUTON, and Ed DOBNER - 3D opportunity and the digital thread : Additive manufacturing ties it all together, Deloitte University Press, March, 2016. Disponible en ligne : http://dupress.com/articles/3d-printing-digital-thread-in-manufacturing.

[Goldenberg-et-al-2016] Simon GOLDENBERG, John BROWN, Jeff HAID, John EZZARD - 3D opportunity and cyber risk management : Additive manufacturing secures the thread, Deloitte University Press, August 2016. Disponible en ligne : https://dupress.deloitte.com/dup-us-en/focus/3d-opportunity/3d-printing-cyber-risk-management.html.

[Holland- Nigischer-2017] Martin HOLLAND, Christopher NIGISCHER - Security, Trust and IP‐Protection for Additive Manufacturing Processes Realized by Blockchain Technology, Présentation réalisée dans le cadre du Prostep ivip Symposium, May 2017. Disponible en ligne : http://www.prostep.org/fileadmin/Veranstaltungen/symposium17/Presentations/Presentation_Holland-PROSTEP_Nigischer-NXPSemiconductors.pdf.

[Tech2Market-2017] Tech2Market - Futur de la fabrication additive, étude réalisée pour la DGE et le CGET par un consortium piloté par Tech2Market dans le cadre du PIPAME, Janvier 2017. Disponible en ligne : https://www.entreprises.gouv.fr/etudes-et-statistiques/futur-fabrication-additive-pipame.

[Straub-2017a] Jeremy STRAUB - A combined system for 3D printing cybersecurity, Proceedings of SPIE, Vol. 10220, Dimensional Optical Metrology and Inspection for Practical Applications VI, June 2017.

[Straub-2017b] Jeremy STRAUB - Identifying positioning-based attacks against 3D printed objects and the 3D printing process, Proceedings of SPIE, Vol. 10203, Pattern Recognition and Tracking XXVIII, 1020304, June 2017.

[Zeltmann-et-al-2016] Steven Eric ZELTMANN, Nikhil GUPTA, Nektarios Georgios TSOUTSOS, Michail MANIATAKOS, Jeyavijayan RAJENDRAN, Ramesh KARRI - Manufacturing and Security Challenges in 3D Printing,  JOM: Journal of The Minerals, Metals, and Materials Society, Vol. 68, N° 7, May 2016. Disponible en ligne : https://www.researchgate.net/publication/302981981_Manufacturing_and_Security_Challenges_in_3D_Printing.