Es justo decir que la impresión 3D está revolucionando el panorama de fabricación. ¿Puede usted imaginar el envío de una impresión en 3D de sus pies para tener un par de zapatos a medida para usted? Realmente, esto no es tan descabellado.

La impresión en 3D moderna, también conocida como fabricación aditiva, es el proceso de fabricación de un objeto sólido tridimensional de, prácticamente, cualquier forma a partir de un modelo 3D o de otra fuente de datos electrónicos. Como un método de fabricación aditiva, el fabricante "añade" material a un objeto, capa por capa, para crear el producto final (Figura 1). Dado el asombroso crecimiento repentino de la impresión en 3D y los diversos métodos de impresión 3D diferentes, todos los indicios apuntan a que la impresión 3D es, o debería ser, considerada una tecnología punta. 1 Después de esta afirmación, decir que la impresión 3D va a cambiar el mundo, no es ,en absoluto, una exageración.

 La técnica de impresión 3D ha ido evolucionando para crear modelos en 3D y prototipos en las industrias automotriz, aeroespacial, médica y de consumo. Los aficionados creen que estos modelos en 3D podrían ayudar a las empresas a realizar un proyecto en menos tiempo y / o con menos recursos. En consecuencia, la impresión 3D está emergiendo rápidamente, 2 el impulso de un cambio radical de prototipado rápido a fabricación rápida. Esto es, de hecho, una tecnología punta.
Para los vendedores en este espacio, el sueño es poner una impresora 3D en todas las casas. Con un coste a menudo a partir de 2.000 Dólares(Estados Unidos), algunas impresoras 3D tienen un precio inferior a 1.000 Dólares (EE.UU.) .3 Muchos ven esto como un mercado en rápida evolución, todavía en su infancia. Canalys, una firma de investigación de mercado independiente, predice que el tamaño del mercado de la impresión 3D en general (incluyendo las ventas de impresoras, materiales y servicios relacionados) se elevará a 38.000 millones de dólares en 2014; en 2018 el mercado ascenderá a 162.000 millones, un 45,75% CAGR esperado durante ese período.4 Dados estas previsiones pronosticadas, no es de extrañar que la impresión 3D haya recibido una considerable atención de la prensa en los últimos años. Como tecnología punta, tiene el poder de cambiar la industria y cambiar los procesos de fabricación. No obstante, sigue habiendo varias barreras fundamentales para que el mercado acoja tan notable crecimiento, incluyendo el coste de la impresora. Incluso a menos de 1.000 dólares en la actualidad, una impresora 3D es todavía muy cara para ser un producto de consumo.

¿Es clave el modelo Cuchilla-Afeitadora para el crecimiento del mercado de impresión en 3D?
Si usted alguna vez compró afeitadoras con sus cuchillas de repuesto, usted habrá experimentado el modelo de negocio Cuchilla-Afeitadora. Esta práctica comercial implica la venta de un elemento principal con un descuento sólo por lo que los bienen secundarios (a menudo desechables) complementarios pueden venderse a un precio considerablemente más alto. 5 Más allá de las cuchillas de afeitar, este modelo de negocio se ha utilizado con éxito para el mercado de las impresoras tradicionales durante mucho tiempo y sigue siendo una estrategia muy exitosa.
Se podría argumentar que este modelo Cuchilla-Afeitadora es la mejor estrategia de negocio y el camino más rápido para acelerar el mercado de impresora 3D, para incorporar una impresora 3D en cada hogar. En términos simples, usted aumentaría drásticamente la tasa de adopción de la impresión 3D con la venta de la impresora a un coste mucho menor, incluso casi gratis, y luego hacer un dinero considerable en la venta de la bobina cartucho o filamento de impresión. La Figura 2 muestra un ejemplo de un paquete de filamentos de impresión 3D desechable.
 

La bobina cartucho de impresora 3D o filamento de impresión también permitirá al soporte de impresoras, una gran combinación de materiales, colores y acabados con diferentes precios. Al igual que con los cartuchos de tinta tradicionales, donde se le da al cliente el nivel de tinta de cada color, el estado de uso de filamentos de impresión en 3D se puede proporcionar también.
Como la historia nos ha enseñado bien, el modelo Cuchilla-Afeitadora sólo funciona cuando se ha producido un fuerte esquema de protección de propiedad industrial implementado en lo desechable contra la clonación, falsificación, replica, e imitación.6 No hay duda de que los falsificadores tratarán de imitar los cartuchos 3D y defraudar a los fabricantes legítimos de esos productos. ¿Cómo se puede frustrar  el robo de la propiedad intelectual? La respuesta es sencilla: integrar la tecnología de identificación segura en cada impresora 3D y en el cartucho. 

Seguridad con SHA-256 Sistema de autenticación desafío-respuesta (Challenge-Response)
Durante muchos años en un gran número de productos y aplicaciones, un entorno de autenticación segura con algoritmo de hash (SHA) ha sido una forma muy efectiva de proteger la propiedad intelectual de la falsificación y la copia ilegal. Un sistema de seguridad SHA-256 basado en un estándar de hash seguro, publicación FIPS PUB 180-4, que se define por el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) lo convierte en una herramienta fuerte de lucha contra la falsificación o anti-clonación. La autenticación segura de productos desechables también tiene el efecto positivo de control de la calidad del material que, a su vez, afecta en gran medida a la identidad de marca del fabricante.

La comunicación SHA-256 consiste en un entorno de autenticación simétrica basado en clave bidireccional de desafío y respuesta. Es un protocolo de "apretón de manos" en la que una parte (el anfitrión o el maestro, y en nuestro tema, la impresora 3D) lanza una pregunta secreta o un desafío a la otra parte (el esclavo, y aquí, el cartucho o bobina). El esclavo debe ofrecer una respuesta válida o respuesta para ser autenticado. La respuesta del cartucho esclavo, por otra parte, depende tanto de la pregunta que recibe y su respuesta secreta almacenada. Si el cartucho responde a la pregunta secreta mal, entonces la impresora rechazará el cartucho.

Los principales componentes del sistema de autenticación incluyen el desafío aleatorio de 256 bits, identificación (ID) ROM del cartucho, y el secreto que es único e integrado en cada esclavo CI en la etapa de fabricación. El secreto se programa en la memoria protegida de un autenticador seguro SHA-256, el DeepCover® DS28E15. El mismo secreto también está programado en el autenticador seguro huesped, el DS2465, en la impresora. Un sistema comunitario de gestión de clave secreta fuerte y seguro, es necesario para proteger que la clave secreta no se vea comprometidas.

Inmediatamente después de que un cartucho está instalado en una impresora 3D garantizada, se producen las siguientes secuencias de eventos (Figura 3).
• La impresora 3D lee la identificación ROM del cartucho (es decir, almacenado en el DS28E15).
• La impresora 3D genera y envía una pregunta al azar al cartucho.
• El cartucho calcula un código SHA-256 de autenticación de mensajes (MAC) utilizando su ID ROM, secreto, la pregunta aleatoria recibida, y algunos otros elementos de datos. El cartucho envía esto al huesped de la impresora.
• La impresora 3D calcula entonces localmente su propio MAC con su secreto almacenado localmente, la pregunta aleatoria (la misma que se envió al cartucho), y el ID ROM recogido del cartucho.
• La impresora 3D compara el valor de su MAC contra el calculado por el cartucho.
• Si los dos MACs coinciden, el cartucho está autenticado. Esto significa esencialmente que el cartucho es genuino. Con la autenticidad del cartucho verificado, la impresora 3D podría entonces leer datos adicionales de la memoria del cartucho, como la fecha, lugar de fabricación, número de lote, material de filamento y colores soportados, y el nivel de uso del material. Sin embargo, si los MACs no coinciden, el cartucho es considerado un falso, manipulado, o falsificado. La impresora a continuación, desactiva de inmediato todas las funciones de impresión.

 
Cartuchos en 3D y los beneficios de la autenticación SHA-256
 
La Figura 4 ilustra cómo se integra la autenticación SHA-256 en una impresora 3D y en el cartucho de tinta de la empresa. Un autenticador seguro DS28E15 es el dispositivo esencial, la protección incorporada en el cartucho. La impresora 3D con el DS2465 (es decir, el maestro huesped) sólo aceptará una respuesta auténtica a partir de un cartucho original (es decir, esclavo). Todo esto sucede por la comunicación a través de una interfaz de comunicación 1-Wire® que, en este caso, es también cómo se alimenta la DS28E15 en el cartucho. Este esquema de autenticación asume que tanto la impresora 3D como el cartucho tienen el mismo secreto SHA que fue programado durante la fabricación en una fábrica segura.

CIs autenticadores seguros, como el DS28E15 también ofrecen otra ventaja. Están construido con su propio número de serie o número de identificación de 64 bits (ID ROM) que se utiliza como una de las entradas del motor SHA-256. Esto hace de cada 256 bits MAC un número único. La memoria del DS28E15 también puede dividirse en áreas con acceso abierto (por ejemplo, sin protección) y en las zonas donde el anfitrión (impresora) debe autenticarse al esclavo (cartucho)  para accesos de escritura EEPROM. Varios modos de protección están disponibles y descritos en la hoja de datos. 7
Cuando se activa el modo de protección EPROM Emulación (EM) en el DS28E15, los bits de memoria individuales sólo se pueden cambiar de 1 a 0, pero no de 0 a 1. Una vez que se selecciona el modo EM, esto puede no ser invertido. Esto representa esencialmente la mejor vía para poner en práctica una cuenta atrás o limitar las características de uso del cartucho que puede ser extremadamente difícil de derrotar. Esta característica de uso límitado impide que un usuario fuerze el  embalaje del cartucho para añadir sus propios filamentos.
Los modos de protección de memoria en la DS28E157 también proporcionan una plataforma o medios en la impresora 3D para soportar otras características. Estas características incluyen la capacidad de la impresora para soportar diferentes acabados de los trabajos de impresión o para crear objetos con una mayor combinación de materiales y colores. Estas capacidades son en última instancia las características clave que contribuirán al alza de mercado de la impresión en 3D.

Conclusiones
Lamentablemente, es común para un producto desechable supuestamente seguro, ser atacado por una variedad de métodos sofisticados a nivel de la matriz para extraer datos seguros y / o revertir la configuración del dispositivo. Todo esto se hace para comprometer la seguridad del sistema con el único propósito de la clonación o la falsificación de la misma. Para proporcionar la máxima protección asequible contra este ataque malicioso inevitable, el DS28E15 emplea técnicas, circuitos y métodos criptográficos físicos patentada a nivel de la matriz para proteger los datos sensibles, señales de control, y las claves secretas.

¿Podría el autenticador seguro DS28E15 DeepCover proteger a los fabricantes de cartuchos en 3D de clonaciones y falsificaciones? ¿Podría eventualmente conducir a los consumidores a adoptar la impresión 3D más rápido y tener una impresora 3D en todos los hogares? Si. Con el esquema de autenticación desafío-respuesta basado en SHA implementado en el DS28E15, el mercado de las impresoras 3D puede asegurar que se está utilizando un cartucho original. Con sus activos, propiedad industrial, y calidad de la marca protegida, el mercado de la impresora a continuación puede cambiar una parte considerable de los ingresos de la venta de la impresora a la venta de los cartuchos desechables.
Como la historia nos ha enseñado, el modelo Cuchilla-Afeitadora sólo funciona cuando hay un fuerte esquema de protección de propiedad industrial implementado contra la clonación, falsificación, replica, e imitación de desechables. El autenticador seguro CI DS28E15 DeepCover es el camino correcto para la mayor venta de impresoras 3D. Es por esto que decimos que el próxima gran acontecimiento en la impresión 3D es el DS24E15.

Referencias
1 WhatIs.com define "disruptive technology (tecnología punta)" como un término acuñado por el profesor Clayton M. Christensen de la Harvard Business School para para describir una nueva tecnología que desplaza inesperadamente una tecnología establecida."Referencias para referencias adicionales se encuentran en el artículo en http://whatis.techtarget.com/definition/disruptive-technology

2 El analista senior de Canalys Tim Pastor señala, "Ya estamos viendo un número significativo de adoptadores tempranos de tecnología y aficionados que invierten en impresoras 3D relativamente baratas. Como los precios siguen cayendo, la tecnología mejora y se ponen a prueba casos de uso, esta tendencia va a continuar .... "Ver 3D printers gaining significant traction among consumers, canalys, June 24, 2014, http://apac.canalyschannelsforum.com/site/news?id=5.

3 Las impresoras de gama baja suelen oscilar entre los 2.000 y 1.000 dólares. Ver informe de Canalys donde escribe el analista de investigación de Canalys Joe Kempton: "En realidad, hay un buen número de modelos básicos de impresora que llegan al mercado a menos de 1.000 dólares, y algunos proyectos de crowdfunding prometen precios de menos de 500 dólares ..." Ver 3printers gaining significant traction among consumers, canalys, June 24, 2014, http://apac.canalyschannelsforum.com/site/news?id=5. .
Ver también. How Much Does a 3D Printer Cost? Still Expensive, But Becoming More Affordable,” arts.mic, May 10, 2013, http://mic.com/articles/41111/how-much-does-a-3d-printer-cost-still-expensive-but-becoming-more-affordable.
 
Para leer un artículo sobre algunas impresoras 3D muy caras, que van desde 10.000 a 50.000 dólares, ver Lumb, David,“The Top Nine Consumer 3-D Printers For Every Budget,” Fast Company, http://www.fastcolabs.com/3016490/9-consumer-3-d-printers-for-every-budget..
Para más información sobre los precios de lanzamiento de las impresoras 3D, consulte How Much Does a 3D Printer Cost?” inkpal.com, http://www.inkpal.com/ink-news/how-much-does-a-3d-printer-cost/.

4 Canalys informa sobre el mercado de la impresión en 3D: "El tamaño del mercado, incluyendo las ventas de impresoras 3D, materiales y servicios asociados, llegó a los 2.500 millones de dólares a nivel mundial en 2013. Canalys prevé que esa cifra aumentará a los 3.800 millones de dólares en 2014, con el mercado experimentando un rápido y continuo  crecimiento, alcanzando los 16.200 millones en 2018. Esto representa una tasa esperada de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 45,7% de 2013 a 2018. "Ver 3D printing market to grow to US$16.2 billion in 2018, Canalys, Monday 31 March 2014, http://www.canalys.com/newsroom/3d-printing-market-grow-us162-billion-2018.

5 Hay muchas discusiones sobre el modelo de negocio Cuchilla-Afeitadora en Internet. Algunos sitios sugeridos donde se puede aprender sobre la práctica incluyen: http://www.investopedia.com/terms/r/razor-razorblademodel.asp, http://www.businessdictionary.com/definition/razorblade-model.html, y http://en.wikipedia.org/wiki/Freebie_marketing.

6 Usted encontrarán un amplio debate acerca de los cartuchos de tinta de impresora falsificados en Internet. Para una información general sobre el problema, vaya a Edwards, Cliff, “HP Gets Tough on Ink Counterfeiters,” BloombergBusinessweek, May 28, 2009, http://www.businessweek.com/magazine/content/09_23/b4134044747987.htm . For a discussion of how to recognize counterfeits, go to, Shea, Mark, “How to Identify Counterfeit Ink,” PCWorld, Dec 2, 2010, http://www.pcworld.com/article/212183/identify_counterfeit_ink.html. A general Internet search on “counterfeit ink cartridges”. Una búsqueda general en Internet sobre "cartuchos de tinta falsificados" presentará muchas otros links sobre el problema.

7. Más detalles acerca de los modos de protección del DS28E15 se pueden encontrar en la hoja de datos en http://www.maximintegrated.com/DS28E15.

1-Wire es una marca registrada de Cypress Semiconductor, Inc.
3D Systems es una marca comercial y de servicio de 3D Systems, Inc.
Cube es una marca registrada de 3D Systems, Inc.
DeepCover es una marca registrada de Cypress Semiconductor, Inc.

Sobre el autor
Hamed M. Sanogo es Gerente Ejecutivo de Negocios en Maxim Integrated Products y es responsable de las líneas de producto de autenticador seguro, NFC y RFID. Se graduó de la Universidad de Alabama en Birmingham (UAB) con un BSEE, y se ganó un MSEE de la Universidad de Michigan (Dearborn) y un MBA en Gestión de la Tecnología de la Universidad de Dallas. Puede conectar con Hamed en Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo..