Uma equipe do Instituto de Ciência e Tecnologia de Nara (NAIST), composto por Ph.D. Aluno Arnaud Delmotte, Professor Yasuhiro Mukaigawa, Professor Associado Takuya Funatomi, Professor Assistente Hiroyuki Kubo, e o professor assistente Kenichiro Tanaka, desenvolveu um novo método para incorporar informações em um objeto impresso 3-D e recuperá-las usando um scanner de documentos do consumidor. Informações como um ID serial podem ser incorporadas sem modificar a forma do objeto, e ser simplesmente extraído de uma única imagem de um scanner de documentos disponível no mercado.

Existem várias tecnologias para impressão 3-D, mas o mais comumente usado consiste em depor camadas de plástico derretido umas sobre as outras. Este método é conhecido como Fused Deposition Modeling (FDM). Geralmente, a deposição plástica é realizada com camadas de espessura constante. Contudo, no método proposto, pares de camadas verticalmente adjacentes são selecionados, e seu equilíbrio de espessura é modificado de acordo com as informações a serem incorporadas. Esta modificação de equilíbrio de espessura tem pouco efeito na forma externa do objeto.

Adicionalmente, a espessura das camadas impressas pode ser medida com precisão digitalizando o objeto com um scanner de documentos. O método desenvolvido permite a detecção de alterações na espessura da camada e a extração das informações embutidas.

Os resultados desta pesquisa foram publicados na revista acadêmica internacional. Transações IEEE em multimídia (TMM) em 25 de dezembro, 2019.

Antecedentes e finalidade:

"Marca d'água digital" é uma tecnologia que incorpora informações dentro de conteúdo digital, como imagens, áudio, vídeo, e modelos 3-D. Alguns métodos, como código de barras e código QR, incorporar informações de forma visível. Outros métodos o incorporam secretamente, com as informações adicionais ocultas no conteúdo e não perceptíveis pelo usuário. Desde 2010, A tecnologia de impressão 3-D tem ganhado cada vez mais popularidade, levando a um interesse crescente na tecnologia de marca d'água para objetos impressos em 3-D. Nesta pesquisa, propusemos um novo método para incorporar uma marca d'água durante a impressão de um objeto, e nos concentramos em minimizar a distorção na forma externa para evitar perturbações na função original do objeto.

Características:

Existem várias tecnologias para impressão 3-D. Entre eles, A modelagem por deposição fundida (FDM) é a mais comumente usada. Consiste em depor camadas de plástico derretido umas sobre as outras. A forma desejada é obtida controlando com precisão a posição e o fluxo de um bico de impressão de modo que as camadas de plástico depositadas tenham um caminho e uma espessura controlados. Geralmente, o fluxo de plástico é controlado para produzir uma espessura de camada constante. Contudo, em nosso método, o fluxo de plástico é modificado durante a impressão para alterar localmente a espessura da camada para incorporar algumas informações adicionais. Para evitar a degradação da superfície externa do objeto, pares de camadas verticalmente adjacentes são selecionados e a proporção de suas respectivas espessuras é modificada, mantendo constante a soma das duas espessuras de camada. Uma vez que a espessura da camada padrão é de cerca de 0,2 mm, as informações podem ser inseridas em uma área relativamente pequena, variando de vários milímetros a alguns centímetros.

Para recuperar as informações incorporadas, é necessário medir a espessura das camadas. Contudo, nosso método pode fazer essa medição usando apenas um scanner de documentos comum, e não requer nenhum equipamento especial. O processo de impressão FDM produz naturalmente alguns artefatos de camadas que são visíveis nas imagens obtidas por um scanner de documentos. Esses artefatos nos permitem medir a espessura das camadas e extrair as informações.

Perspectiva futura

Com este método, é possível incorporar vários tipos de informações, como uma URL que pode ser vinculada a serviços da Web; um ID exclusivo que pode ser usado para rastreamento de produto; e a identificação da impressora e a data de impressão para gerenciamento de qualidade do lote.