Additive Fertigung

Private Blockchain-Lösung schafft Vertrauen

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Das grundlegende Blockchain-Prinzip verhindert, dass Daten manipuliert werden können: Die Kopie einer Transaktion wird bei jedem Teilnehmer gespeichert. Bild: denisismagilov/Fotolia
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3D-Druck bedeutet häufig vernetzte Produktion. Um Daten und geistiges Eigentum dabei zu schützen, haben Thyssenkrupp und IBM eine Blockchain-Plattform aufgebaut.

Markus Strehlitz

„Die additive Fertigung erlaubt es wie keine andere Technik vor ihr, kundennah zu produzieren. Dies erfordert aber eine vernetzte Produktion“, erklärte Rechtsanwalt Andreas Leupold unlängst in einem Beitrag in Ausgabe 27/2018 im Industrieanzeiger. Vernetzte Produktion bedeutet, dass in der Regel verschiedene Player involviert sind. Dazu zählen etwa Konstruktionsdienstleister, Auftragsfertiger und Kunden. Dabei werden sensible Informationen ausgetauscht, die entsprechend gesichert werden müssen. „Konstruktions- und Produktionsdaten sind dann nur noch sicher, wenn in der gesamten Liefer- und Produktionskette ein vergleichbares Schutzniveau herrscht“, so Leupold.

Dieses Schutzniveau will Thyssenkrupp mithilfe der Blockchain erreichen. In seinem Techcenter Additive Manufacturing bietet das Unternehmen Beratungs- und Konstruktionsdienstleistungen sowie die Umsetzung von industriellem 3D-Druck für Konzern-interne sowie externe Industriekunden an. Kunden stellen dabei Pläne für ihre Bauteile in Form von CAD-Dateien zur Verfügung. Thyssenkrupp übersetzt diese Pläne in ein 3D-druckfähiges Produkt. Die entsprechenden Daten gehen dann an einen Printpartner, der das Bauteil additiv fertigt.

Unveränderbare Dokumentation

Dafür hat Thyssenkrupp gemeinsam mit IBM eine Plattform entwickelt. Wichtiger technischer Baustein: die Blockchain-Technologie Hyperledger Fabric. Dank dieser werden auf Basis definierter Berechtigungen die einzelnen Transaktionen zwischen den verschiedenen Netzwerkmitgliedern transparent und unveränderbar dokumentiert. Prozessdaten, die während des Druckverfahrens entstehen, die Übergabe von Verantwortlichkeiten im Prozess sowie die Freigabe durch die Qualitätsprüfung werden in der Blockchain abgelegt und können bei Garantiefällen abgerufen werden.

Das grundlegende Blockchain-Prinzip verhindert, dass Daten manipuliert werden können: Die Kopie einer Transaktion wird bei jedem Teilnehmer gespeichert. Die Kontrolle der Transaktionen liegt bei den Teilnehmern, die Daten können nicht von einem Einzelnen geändert werden.

Mit der Blockchain entstehe auf der Plattform eine „single source of truth“, sagt Christian Schultze-Wolters, Geschäftsbereichsleiter Blockchain Solutions bei IBM. „Die Daten sind transparent, sicher und unveränderbar. Es ist jeder Zeit nachvollziehbar, wer wann welche Version einer Datei hatte.“

Kunde kann die Produktion in der Blockchain kontrollieren

Damit adressiert die Lösung laut Schultze-Wolters die zentralen Herausforderungen, die bei einer vernetzten additiven Fertigung auftreten. So schützt sie das geistige Eigentum – zum Beispiel das der Kunden oder der Ingenieure, die auf Seite von Thyssenkrupp an der Produktidee arbeiten.

Außerdem sorgt sie für Datensouveränität. „Es ist im Interesse des Kunden, genau kontrollieren zu können, welcher Dienstleister sein Bauteil additiv fertigt und wie oft dieses tatsächlich gedruckt wird“, erläutert Schultze-Wolters. Schließlich könne jeder, der in Besitz der entsprechenden Datei sei, ein Produkt per 3D-Druck beliebig oft herstellen.

Blockchain sichert auch vor Schadensersatz ab

Daneben schafft die Blockchain Sicherheit in Sachen Schadensersatz. Ist ein additiv gefertigtes Teil defekt und verursacht dadurch etwa den Ausfall einer Maschine, lässt sich mithilfe der Blockchain nachvollziehen, an welcher Stelle des Produktentstehungsprozesses der Fehler verursacht wurde.

Alle diese Punkte ließen sich mit der Plattform umsetzen, führt Schultze-Wolters aus. Dabei unterscheidet sich die Technologie Hyperledger Fabric, die zum Einsatz kommt, von anderen Blockchain-Anwendungen wie etwa Bitcoin. „Wir reden hier von einer Private Blockchain“, sagt der IBM-Experte. Will heißen: Das Netzwerk besteht nicht aus anonymen Teilnehmern. Wer bei Hyperledger Fabric mitmachen möchte, muss sich anmelden.

„Der Betreiber der Blockchain weiß, wer mit dabei ist“, erklärt Schultze-Wolters. Das schaffe Transparenz und Vertrauen unter den teilnehmenden Unternehmen.

Bis zu 3500 Transaktionen pro Sekunde

Das hat auch Auswirkungen auf die Performance der Blockchain. Mit Bitcoin lassen sich laut Schultze-Wolters sieben bis zehn Transaktionen pro Sekunden ausführen. Bei Hyperledger Fabric sind es dagegen 3000 bis 3500 Transaktionen. Der Grund: Die Consensus – also die Verifizierungsverfahren im Hintergrund – können im Vergleich schneller ablaufen, weil alle Teilnehmer bekannt sind.

Zu den Mitgliedern dieses Netzwerks zählen die Firmen, die ein Bauteil additiv fertigen lassen möchten, also die Konstruktions- und 3D-Druck-Dienstleister, System- und Materiallieferanten sowie die Unternehmen, die für die Nachbearbeitung zuständig sind.

Datenraum für gesicherte Kommunikation

Um auch den Transport der Daten zwischen diesen Teilnehmern zu schützen, kommt eine weitere Technologie zum Einsatz – der sogenannte Industrial Data Space (IDS). „Dabei handelt es sich um eine Vereinigung von Unternehmen“, berichtet Schultze-Wolters. „Diese haben sich zusammengeschlossen, um einen Datenraum zu schaffen, in dem sicher und schnell kommuniziert werden kann.“

Durch die IDS-Konnektoren könnten die Eigentümer der Daten stets die Kontrolle über diese behalten und ihre eigenen Datenschutzvorgaben durchsetzen. Daten werden nur dann ausgetauscht, wenn sie von vertrauenswürdigen, zertifizierten Partnern angefragt und freigegeben werden.

Blockchain eignet sich ideal für additive Fertigung

Schultze-Wolters gesteht, dass er noch vor ein paar Monaten nicht sicher gewesen sei, ob die Blockchain für die additive Fertigung die passende Technologie sei. Doch die Erfahrungen aus dem Projekt hätten seine Meinung geändert. Aufgrund der hohen Sicherheits- und Datenschutzanforderungen beim vernetzten 3D-Druck ist die Blockchain seiner Meinung nach genau die richtige Wahl.

Derzeit befindet sich das Projekt im Proof-of-Concept-Status. Im Laufe des zweiten Halbjahres 2019 soll daraus dann ein lauffähiges Produkt entstehen. Dann wird sich zeigen, ob auch die Kunden von Thyssenkrupp der Blockchain vertrauen.


Neue Technologie braucht noch Zeit

Die Blockchain weckt Interesse bei den Unternehmen, doch noch ist es vor allem ein Zukunftsthema. Das geht aus einer Umfrage von Wakefield Research im Auftrag des IT-Dienstleisters Avanade hervor, für die weltweit insgesamt 1200 Führungskräfte und IT-Entscheider aus Unternehmen mit mindestens 1000 Mitarbeitern befragt wurden.

Eines der Ergebnisse: In Deutschland wollen 96 % der Unternehmen die Technologie nutzen. Davon möchte aber nur ein Drittel innerhalb der kommenden zwei Jahre damit beginnen. Beim Rest ist eher von einer langfristigen Planung die Rede. Vergleichbar ist die Situation in den USA und Japan, wo der Einsatz in 86 % beziehungsweise 90 % der Firmen vorgesehen ist.

61 % der befragten deutschen Firmen wollen für die Blockchain eine eigene Infrastruktur und Anwendungen verwirklichen. Die restlichen 39 % möchten warten, bis sie externe Lösungen beziehen können. Anbieter wie IBM, die Unternehmen Blockchain-Plattformen zur Verfügung stellen, könnten also gute Chancen haben.

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