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區(qū)塊鏈技術(shù)推動分布式3D打印制造模式

2022-03-30

理論上，3D打印是分布式制造的完美生產(chǎn)方式。數(shù)字文件可以輕松傳輸，任意跨越國界、無需世界各地運輸貨物。配備適當(dāng)材料和功能的 3D 打印機可以打印任何設(shè)計，而無需模具、切割工具或其他夾具。打印機可以位于任何地方，生產(chǎn)可以隨意本地化。

△3D 打印機制造商和服務(wù)提供商 Fabru ，已經(jīng)成為測試區(qū)塊鏈解決方案的節(jié)點

這是分布式制造的愿景，但要想實現(xiàn)，會面臨很多障礙。從設(shè)計師或 OEM 的角度來看，將 3D 可打印文件分發(fā)給遙遠的制造商或個人用戶會帶來風(fēng)險——文件可能被篡改的風(fēng)險；超過授權(quán)的數(shù)量而打印出更多；知識產(chǎn)權(quán)將被竊取。設(shè)計師在很大程度上無法控制設(shè)計在售出后可以打印多少次。這意味著他們經(jīng)常被迫以更高的價格出售設(shè)計，無論制造商是打算3D打印一個還是數(shù)千個。南極熊3D打印網(wǎng)曾經(jīng)也嘗試過區(qū)塊鏈3D打印項目。

因此，接收3D打印設(shè)計文件的一方可能在購買它們時承擔(dān)了財務(wù)風(fēng)險，并且還可能對真實性、來源或完整性產(chǎn)生懷疑。

CoreLedger 創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官 Johannes Schweifer表示，區(qū)塊鏈是一種可能的解決方案，它提供了一種在雙方建立信任的方式。CoreLedger 在列支敦士登和瑞士設(shè)有辦事處，為企業(yè)提供低成本的區(qū)塊鏈解決方案?！拔覀冊试S各種規(guī)模的公司在不需要自己的區(qū)塊鏈開發(fā)團隊的情況下使用區(qū)塊鏈，”Schweifer 說。通過結(jié)合現(xiàn)成的區(qū)塊鏈基礎(chǔ)設(shè)施和針對每個用例的定制，CoreLedger 客戶可以實施該技術(shù)來記錄和標記資產(chǎn)、管理數(shù)字工件的使用、使物品可交易、構(gòu)建智能手機應(yīng)用程序等等。

CoreLedger 之前與瑞士公司Ambitorio 合作并提供了區(qū)塊鏈基礎(chǔ)架構(gòu)，支持基于區(qū)塊鏈技術(shù)的安全文件交換。2021 年，Ambitorio 參與了 Interreg的一個項目，這是一項歐盟倡議，支持跨境合作項目，以應(yīng)對歐盟國家之間的共同挑戰(zhàn)。他們與 Interreg 資助計劃的其他成員合作，尋找 3D 打印的新商業(yè)模式，創(chuàng)建了一個用于分發(fā)增材制造文件的解決方案，可實現(xiàn)三個主要目標：

①通過分散文件來保護 3D 可打印文件。加密算法會根據(jù)每個文件的內(nèi)容為每個文件生成一個唯一的散列或指紋。區(qū)塊鏈不存儲文件本身，而是驗證其真實性的哈希值。除非絕對相同，否則不會有兩個文件具有相同的哈希值；更改有關(guān)數(shù)據(jù)的任何內(nèi)容都會導(dǎo)致不同的哈希值。雖然這項技術(shù)并不是全新的，但合作者對該技術(shù)進行了迭代，以便輕松地將 3D 打印文件轉(zhuǎn)換為區(qū)塊鏈上的數(shù)字工件。每個工件的獨特指紋使驗證真實性和唯一性證明變得容易。

②保護對數(shù)據(jù)的訪問。在這個系統(tǒng)中，3D 打印文件被加密，訪問權(quán)限被標記化并與存儲的哈希綁定。當(dāng)一個3D打印對象被共享時，接收者獲得一個允許訪問的令牌。沒有此令牌資產(chǎn)就無法解密文件，這確保只有經(jīng)過身份驗證的方才能使用 3D 可打印數(shù)據(jù)。

③導(dǎo)入3D打印機中運行。這是該項目中最具挑戰(zhàn)性的部分，Schweifer 說，但也是最有價值的部分之一。開發(fā)的區(qū)塊鏈解決方案可以通過要求每次打印“花費”一個代幣Token來限制可以從給定資產(chǎn)進行的打印數(shù)量。（但是，打印失敗報廢通常是生產(chǎn)中的現(xiàn)實，系統(tǒng)會為未通過質(zhì)量檢查的零件提供例外情況；如果區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)可以證明某個零件是壞的，制造商可以多打印來替換。）公司可以基于這些代幣進行生產(chǎn)運行，而不是為擁有特定文件的完全訪問權(quán)付費，這使得 3D 打印對于商業(yè)和非商業(yè)用戶來說更加可行和負擔(dān)得起。

△區(qū)塊鏈3D打印盒子

為了測試解決方案，CoreLedger 和 Ambitorio 與瑞士公司Fabru GmbH合作，提供生產(chǎn)服務(wù)。作為試點站點，F(xiàn)abru 通過 Beelink 區(qū)塊鏈盒子將區(qū)塊鏈系統(tǒng)與 Plastjet 3C-855 熔絲制造 (FFF) 3D 打印機集成鏈接在一起，已成功使用該解決方案將可打印文件發(fā)送到機器并控制這些零件的打印數(shù)量。

使用區(qū)塊鏈進行 3D 打印的好處

實施這樣的系統(tǒng)可能對工業(yè)制造商和消費者都有好處。在工業(yè)方面，受區(qū)塊鏈保護的 3D 打印文件可確保創(chuàng)建者和制造商之間的信任。設(shè)計師、品牌或 OEM 知道他們的 IP 將受到保護，對制造商可以放心，它會收到真實、純正的文件進行打印?！斑@變成了信任代幣，而不是出售代幣的人，”Schweifer說。

擁有這樣的系統(tǒng)以及 3D 打印能力有助于加強本地制造；制造商可以選擇在客戶附近進行本地生產(chǎn)，而不是冒險將知識產(chǎn)權(quán)發(fā)送到海外，用昂貴的工具制造零件或產(chǎn)品。如果存在值得信賴的、受保護的 3D 打印文件，備件就更容易獲得，因為它們不需要在異地制造、運輸和存儲，而是可以根據(jù)需要在本地生產(chǎn)。本地化制造也帶來了可持續(xù)發(fā)展的好處；按需生產(chǎn)可減少運輸和相關(guān)的 CO2排放，而按需生產(chǎn)可避免產(chǎn)生浪費。區(qū)塊鏈支持的更多本地制造也可能有助于保護本地生產(chǎn)工作，擴大就業(yè)。

（順便說一句，對區(qū)塊鏈的可持續(xù)性反對主要與比特幣加密貨幣的挖礦有關(guān)，這是一種依賴工作證明共識機制的區(qū)塊鏈技術(shù)，需要消耗大量能源。區(qū)塊鏈支持的其他活動使用不同的機制例如權(quán)益證明和權(quán)威證明，它們消耗的能量要少得多。）

但在個人用戶方面，該解決方案有可能擴大 3D 打印的民間普及，因為它可以讓家庭和獨立的 3D 打印用戶獲得授權(quán)訪問經(jīng)過驗證的設(shè)計。盡管文件是有代價的，但它們的可用性可能有助于減輕設(shè)計的進入障礙；3D 打印操作員無需成為增材制造設(shè)計或設(shè)計專家即可成功制造商品和零件。希望打印受版權(quán)保護的制造商可以通過這樣的系統(tǒng)合法地購買這些設(shè)計。OEM 和消費品牌甚至可能會被激勵向客戶出售可打印文件，用于更換零件、定制和配件，甚至是定制產(chǎn)品線，因為他們知道他們的 IP 將受到區(qū)塊鏈的保護。

區(qū)塊鏈3D打印的未來

△鏈接了塊鏈的Ambitorio 3D打印機

自 2019 年啟動以來，Interreg 項目已經(jīng)完成了最初的目標，并通過 Fabru 站點進行測試運營。合作者已經(jīng)開始與其他 3D 打印機制造商就將該解決方案集成到他們的設(shè)備中進行對話。

“下一階段是讓一切都可以交易，”Schweifer說。3D 打印和區(qū)塊鏈的結(jié)合創(chuàng)造了處理 3D 打印對象的機會，例如可以交換的代幣（可替代或不可替代）。例如，如果制造商購買了 3D 打印 1,000 件的權(quán)限但僅生產(chǎn) 900 件的能力，則剩余的 100 件可能會被以物易物或轉(zhuǎn)讓給另一家制造商。除了 3D 打印外，機器利用率也可以以類似的方式進行代幣化——制造商以交易代幣的形式營銷和銷售可用的機器時間。

目前，還有更多工作要做。南極熊注意到，分布式3D打印這個理念，在新冠之后再國外越來越得到重視，可以部分解決供應(yīng)鏈危機。

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