Sabotaging metal additive manufacturing: Powder delivery system manipulation and material-dependent effects
Sabotaging metal additive manufacturing: Powder delivery system manipulation and material-dependent effects
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破坏金属增材制造：粉末输送系统操纵和材料相关效应
DOI：
10.1016/j.addma.2021.102029
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发表时间：
2021
影响因子：
11
通讯作者：
Yampolskiy, M.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Graves, L.;King, W.E.;Carrion, P.;Shao, S.;Shamsaei, N.;Yampolskiy, M.
增材制造（AM）是一种直接数字化制造技术，越来越多地用于制造军用和民用的功能部件。随着AM成为国家安全和经济繁荣的重要组成部分，它也成为一个有吸引力的网络物理攻击目标。在本文中，我们专注于旨在破坏使用粉末床融合（PBF）生产的金属零件的攻击，PBF是一种用于制造安全关键系统的近净形零件的金属AM工艺。具体来说，我们专注于thepower输送系统（PDS），一个完整的PBF子系统。在我们的检查中，我们采用攻击者的角度来看，确定可能的操作，可以单独使用或组合使用，以降低零件的机械性能。我们通过实验评估了选定的操作对零件疲劳寿命的影响。对两种不同类型的不锈钢试样（17-4PH和316 L）进行的破坏性测试证实了这种攻击的有效性，并揭示了依赖于材料的影响，而非破坏性测试则说明了攻击检测的难度。根据我们的分析和实验评估，我们得出结论，调查的攻击有可能对复杂的几何形状的部分，如用于军事和民用系统，而仍然未被发现。
Additive Manufacturing (AM) is a direct digital manufacturing technology increasingly used to manufacture functional parts for military and civilian applications. As AM becomes more integral to national security and economic prosperity, it also becomes an attractive cyber-physical attack target. In this paper, we focus on attacks aiming to sabotage metal parts produced using Powder Bed Fusion (PBF), a metal AM process used to manufacture near net shaped parts for safety critical systems. Specifically, we focus on thePowder Delivery System(PDS), an integral PBF subsystem. In our examination, we adopt the attacker’s perspective, identify possible manipulations which can be used individually or in combination to degrade part mechanical properties. We experimentally evaluate the impact of a selected manipulation on part fatigue life. Destructive testing on two different types of stainless steel specimens, 17–4PH and 316 L, confirmed effectiveness of this attack and revealed material-dependent impacts while non-destructive testing illustrated the difficulty in attack detection. Based on our analysis and experimental evaluation, we conclude that the investigated attacks have the potential to be effective against complex geometry parts such as those used in military and civilian systems while remaining undetected.
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M. Yampolskiy;W. King;J. Gatlin;Sofia Belikovetsky;Adam J. Brown;A. Skjellum;Y. Elovici
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Celia Paulsen