Smartphones belauschen 3D-Drucker

Spionage per Handy: Smartphones können 3D-Drucker belauschen und so sensible Daten kopieren, wie ein Experiment belegt. Forschern gelang es dabei, aus der Strahlung und den Geräuschen beim Drucken die Bewegungen des Druckers zu rekonstruieren – und damit auch die gedruckte Form. Nötig sind dafür nur Sensoren, die im Handy verbaut sind. Die Technik kann daher Industriespionage auch für Laien möglich machen.

Vom Raketenmotor bis zur Herzklappe und sogar der nächsten Mahlzeit könnte in Zukunft alles per 3D-Druck produziert werden. Die Branche boomt und Analytiker gehen davon aus, dass der Industriezweig der sogenannten generativen Fertigungsverfahren zu einer Multi-Milliarden-Dollar-Industrie wächst. Hersteller und Designer nutzen den 3D-Druck heute schon gerne, um Prototypen eines Modells zu erstellen, das später in die Massenproduktion geht.

Handy als Spionagewerkzeug

Doch Wenyao Xu von der University at Buffalo und seine Kollegen haben nun entdeckt, dass schon simples Smartphone-Zubehör reicht, um sensible Daten des 3D-Druckers auszuspionieren. „Viele Firmen setzen auf 3D-Druck um ihren Betrieb zu revolutionieren“ so Xu. „Aber sie sind unwissend, was die Sicherheit der Drucker angeht und inwieweit die Daten und damit das geistige Eigentum geschützt sind“.

Anders als die meisten Hacker haben die Forscher für ihre Spionage keine Cyberattacke simuliert. Dagegen sind nämlich viele 3D-Drucker durch Verschlüsselungen oder Wasserzeichen geschützt. Stattdessen programmierten sie einen standardmäßig eingebauten Smartphone-Sensor so um, dass er den Drucker belauscht.

Strahlung und Schallwellen verraten Druckbewegungen

Der Sensor misst die elektromagnetische Strahlung und Schallwellen, die der 3D-Drucker während des Druckprozesses abgibt. Da ein 3D-Drucker nur begrenzte Bewegungsmöglichkeiten hat und der rotierende Motor je nach Position unterschiedliche starke elektromagnetische Wellen erzeugt, reichen diese Sensorinformationen aus, um die Bewegung der Druckdüsen nachzuvollziehen.

Das Smartphone hackt einen 3D-Drucker und könnte sensible Daten kopieren. © Wenyao Xu

Wie das Experiment ergab, sollte das Smartphone maximal 20 Zentimeter entfernt vom Drucker sein. Hier kann der Sensor Strahlung und Schallwellen noch zuverlässig messen, wie die Forscher berichten. Als besonders ergiebig erwies sich dabei die elektromagnetische Strahlung: Sie lieferte über 80 Prozent der nützlichen Daten. Der Rest kam von den akustischen Wellen.

Zu mehr als 90 Prozent genau kopiert

Mit den auf diese Art heimlich aufgezeichneten Daten lässt sich der Bewegungsprozess des Druckers rekonstruieren – und dadurch auch das gedruckte Objekt. Einen vom Drucker produzierten Türstopper kopierten die Forscher beispielsweise mit einer Genauigkeit von 94 Prozent. Selbst bei komplexeren Modellen, wie einem Autoteil oder einem medizinischen Gerät, lag die Genauigkeit noch bei über 90 Prozent.

„Die Tests zeigen, dass Smartphones durchaus in der Lage sind genug Daten abzurufen, um sensible Informationen aufs Spiel zu setzen“, sagt Kui Ren von der University at Buffalo. Weil die nötigen Sensoren dafür in jedem Smartphone verbaut sind, könnte theoretisch jeder – vom gelangweilten Verkäufer bis zum Industriespion – Betriebsgeheimnisse von Firmen stehlen.

Man kann sich schützen

Die Forscher schlagen mehrere Lösungen vor, um den 3D-Druck sicherer zu machen. Ein einfacher Schutz ist Abstand. Denn mit jedem Zentimeter Entfernung zum Drucker kann das Smartphone weniger genaue Daten empfangen. Bei einer Verdoppelung des Abstands von 20 auf 40 Zentimeter können Modelle nur noch mit einer Genauigkeit von 66 Prozent reproduziert werden, wie die Tests ergaben.

Eine andere Möglichkeit wäre es, die Druckgeschwindigkeit zu erhöhen. Wie die Forscher erklären, könnten zukünftige Druckmaterialien es möglich machen, dass der 3D-Druck generell schneller abläuft. Das würde es dem Smartphone wesentlich erschweren, den Bewegungen des Druckers zu verfolgen. Drucker könnten aber auch so programmiert werden, dass sie mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten arbeiten oder aber ein Schutzschild am Drucker könnte die Wellen zurückhalten.

(ACM Computer and Communications Security Conference, 2016).

(University at Buffalo, 14.09.2016 – HDI)