CC BY
42
Еремченко Владимир Игоревич
Эй-принтинг как средство совершения преступления и экспертные возможности идентификации печатающих устройств
Рассматриваются характеристики современной 3D-ne4am Изучается специфика использования 3D-принтеров в противоправных целях. Анализируются экспертные возможности по исследованию изделий, изготовленных путем 3D-печати, в целях идентификации печатающего устройства.
Ключевые слова: современная преступность, криминалистика, экспертная деятельность, 3D-печать, 3D-моделирование, идентификация.
3D printing as a means of committing crime and expert opportunities for identifying printing devices
The article discusses the possibilities of modern 3D printing. The specifics of using 3D printers for illegal purposes are studied. The article analyzes modern expert capabilities for the study of products made by 3D printing in order to identify the printing device.
Keywords: modern crime, forensic science, expert activity, 3D printing, 3D modeling, identification.
Современный мир характеризуется интенсивным развитием технической сферы. Однако следует признать, что не всегда инновации имеют положительный характер. Это можно продемонстрировать на примере такой технологии, как 3D-принтинг.
Утверждать, что 3D-принтинг - явление новейшее, будет ошибочно. Зачатки этой технологии появились еще в 1984 г. Тогда компания «Charles Hull» разработала технологию трехмерной печати с использованием цифровых данных, запатентовав ее двумя годами позднее. В тот момент данное явление носило непривычное для нас название «стереолитогра-фия» [1].
Основной принцип работы 3D-принтера - постепенное наслоение фотополимерных смол, различных видов пластиковой нити, керамического порошка и металлоглины. В результате такого взаимодействия создаются абсолютно любые трехмерные физические объекты. Наибольшее распространение за рубежом и на территории Российской Федерации получили 3D-принтеры, работа которых основана на принципе послойного нанесения рабочего материала с последующей его полимеризацией (отвердеванием) или выборочным спеканием под воздействием высокотемпературной лазерной установки.
В 3D-печати используются различные методы нанесения материала на область печати (технологии 3D-печати).
FDM (Fused deposition modeling) технология заключается в послойном нанесении в соответ-
ствии с цифровой моделью расплавленного до тягучего состояния материала, который застывает под воздействием температуры окружающей среды. В качестве сырья для печати, как правило, здесь используются различные термопластики и композиты, формованные в виде нити, накрученной на катушку. Нить подается на экструдер - механизм, включающий в себя устройство подачи нити, нагревательный элемент для ее плавки и сопло, через которое расплавленная нить наносится на площадку для печати. Отдельные модели снабжаются вентилятором, охлаждающим подготовленный материал для улучшения качества печати. FDM технология является одной из наиболее доступных и популярных в быту, так как относится к наименее дорогим методам 3D-печати [2]. Стоимость 3D-принтеров, использующих технологию FDM печати, встречающихся на внутреннем рынке, начинается от 14 тыс. руб. [3].
Polyjet технология основана на использовании специализированных фотополимеров, которые наносятся на поверхность печати тончайшими соплами, что позволяет достичь толщины слоя печати до 16 микрон. Последующая полимеризация сырья происходит под воздействием ультрафиолетового излучения. Подобная технология считается дорогостоящей из-за высоких цен на используемые в печати фотополимеры, она нашла свое применение в медицине и промышленном прототипирова-нии [2]. Стоимость доступных к заказу в России устройств подобного типа начинается от 3,5 млн руб. [3].
69
LENS (Laser engineered net shaping) технология использует в качестве сырья для 3D-печати металлические порошкообразные смеси, которые выдуваются из сопла принтера и спекаются на поверхности печати при помощи луча лазера. Данный метод печати также считается дорогостоящим (стоимость устройств начинается от 500 тыс. руб. [3]) и используется исключительно в промышленности [2].
LOM (Laminated object manufacturing) технология основана на использовании в качестве сырья специально подготовленных ламинированных листов, которые при помощи ножа или лазера нарезаются в печатающем устройстве на фрагменты, «спекаемые» впоследствии в единый объект. В зависимости от используемого сырья (бумага, пластик, алюминий) процесс «спекания» может разниться [2]. Встречаются модели средней стоимостью 6,5 млн руб. [3].
В SLA или SL (Stereolithography) технологии применяется жидкий полимер, размещаемый в специальной небольшой ванне, который спекается под воздействием луча лазера. Лазер, проходя по поверхности жидкого полимера, вычерчивает контур заданной фигуры, после чего погруженная в ванну с полимером площадка, на которой будет располагаться будущий объект, перемещается, позволяя лазеру очертить следующий слой фигуры [2]. Стоимость данной модели обусловливается высокой ценой фотополимеров (от 7 тыс. руб. за 1 литр). Само печатающее устройство можно приобрести за 140 тыс. руб. [3].
LS (Laser sintering) технология, основанная на лазерном плавлении, напоминает по технологическому процессу SLA, за исключением использования не жидкого полимера, а порошкообразных металлических смесей [2]. Цена подобных моделей на отечественном рынке начинается от 1,4 млн руб. [3].
3DP (Three dimensional printing) технология предполагает нанесение порошкообразных или гранулированных смесей из пластика, стекла, древесины, кости и других веществ, которые склеиваются слой за слоем до образования окончательной модели объекта. Технология считается достаточно дешевой, но получаемые таким образом объекты имеют весьма грубую поверхность (разрешение печати составляет порядка 100 микрон) [2]. Технология получила распространение в различных областях от строительства до кулинарии. Стоимость, например, строительного принтера, использующего данную технология, начинается от 3,9 млн руб. [3].
Перечисленные технологии 3D-печати не являются исчерпывающими и приведены для формирования общего представления о методах и процессах печати. Встречаются как их отдельные разновидности ^Р, SGC, ЕВ^ ^Р и др.), так и комплексные решения, сочетающие в себе отдельные технологические процессы (1ШМ и др.) [4]. Обобщая существующие технологические процессы, их можно сгруппировать по используемому методу 3D-печати:
экструдирование - это метод, при котором материал сначала расплавляется, а потом выдавливается в нужных пропорциях, определенных заданной программой;
термоформование (гранулирование, спекание) - метод, при котором частицы материала склеиваются или спекаются под воздействием высокой температуры;
ламинирование - нанесение тонких слоев материала друг на друга и последующая обработка резанием (подобие обработки на фрезерном станке);
фотополимеризация - процесс отвердения полимера при воздействии на него лазерного луча;
технология выборочного лазерного спекания -процесс послойного спекания применяемого материала, в том числе и металлического порошка [5, с. 121-124].
Вне зависимости от применения какой-либо из существующих технологий основной принцип работы 3D-принтера остается неизменным, нанесение материала при этом проводится пошагово в трех плоскостях.
У 3D-печати достаточно много плюсов, если сравнивать ее с традиционными способами изготовления изделий. Вместе с тем следует учитывать, что изготовление даже небольшого функционального предмета может занять несколько месяцев. Обусловлено это тем, что 3D-принтер работает на основе цифровых чертежей, создание которых представляет собой достаточно трудоемкий процесс, требующий специальных знаний в области цифрового моделирования.
Сейчас 3D-принтинг используется во многих сферах. Промышленные 3D-принтеры способны создавать изделия сложной геометрии из различных металлов: алюминия, титана, никеля и др. Такое оборудование активно используется в машиностроении, аэрокосмической отрасли, автомобильном производстве, медицине, науке и многих других сферах. В средствах массовой информации можно встретить публикации, в которых сообщается о том, что с помощью 3D-печати уже начали
70
изготавливать человеческие органы и части тела (протезы) [6]. По прогнозам исследователей, к 2025 г. до 10% всех потребительских товаров будет создаваться путем 3D-печати [7, с. 23-49].
Вместе с тем следует отметить, что данная технология, как и многие другие, может использоваться не только во благо обществу.
Уже сейчас существуют прецеденты, когда посредством 3D-печати создавались общественно опасные предметы. К примеру, в США еще в 2013 г. при помощи трехмерной печати обычный студент из Техаса Коди Уилсон произвел функциональный пистолет, после чего опубликовал чертежи, по которым происходила печать оружия, в Интернете. Он остался безнаказанным лишь в связи с лояльностью закона своего государства по отношению к оружию [8].
Однако далеко не во всех странах на оружие не обязательно специальное разрешение, и поэтому не везде подобная операция, которую совершил Коди Уилсон, останется безнаказанной.
К примеру, один из пользователей Интернета из Японии успел скачать данные чертежи до того, как их удалили, и произвел при помощи 3D-принтера такой же функциональный пластиковый пистолет. Однако им не был учтен тот факт, что в государстве, в котором он проживает, данное действие является незаконным. За то, что им было напечатано несколько пистолетов, а процесс изготовления был обнародован в сети Интернет, этот человек был приговорен к двум годам лишения свободы.
Самая главная проблема в раскрытии преступлений, сопровождаемых изготовлением или использованием подобного оружия, - трудность его обнаружения посредством металло-искателей и рентгена. Подобное означает, что при помощи таких средств могут совершаться преступления разной тяжести, даже террористические. К примеру, в августе 2016 г. Администрация транспортной безопасности США в одном из аэропортов штата Невада обнаружила в ручной клади пассажира напечатанный на 3D-принтере пистолет типа револьвер [9]. Его обнаружение оказалось возможным по причине того, что он был заряжен боевыми патронами. Однако если бы пронос пистолета на борт самолета не предотвратили, последствия могли бы стать самыми серьезными.
При изготовлении огнестрельного оружия путем 3D-печати можно проводить масштабирование изделия, частично изменять конструкцию его отдельных деталей под патрон конкретной модели и калибра [10, с. 5-15].
Стоит отметить, что производство оружия не единственно возможная опасность данной технологии в руках преступников. К примеру, ими могут производиться средства ограничения свободы, в том числе наручники, или другие подобные предметы. Также на 3D-принте-ре можно распечатывать ключи от различных замков. Например, в США, в Технологическом институте штата Массачусетс, студенты уже применяли 3D-сканирование к замкам [11]. На основе полученных данных они без проблем распечатывали на 3D-принтере ключ, способный открыть конкретный замок.
В настоящее время стало возможным использование 3D-принтеров для производства средств, которые сохраняют для злоумышленников данные по банковским картам пользователей терминалов. Такие средства устанавливаются на лицевой части банкомата. Распознать их среднестатистическому обывателю сложно, соответственно, после использования терминала человек оставляет свои личные данные в чужих руках.
Технологии 3D-печати расширили возможности в области фальшивомонетничества. Общеизвестно, что денежные купюры печатаются на специальной бумаге с водяными знаками, которые позволяют распознавать их подлинность. Однако при помощи 3D-принте-ра (используется для воссоздания печатных форм денежных купюр) у злоумышленников появляется возможность печати такой бумаги, которая по своей структуре будет очень схожа с настоящей, используемой для производства оригинальных денежных купюр. Без специальных средств практически невозможно отличить подлинную купюру от поддельной. Помимо купюр, правонарушители смогут печатать и монеты вне зависимости от номинала и валюты [12].
Это далеко не исчерпывающий спектр сфер, в которых при помощи 3D-принтинга могут совершаться преступления. Однако стоит отметить, что правоохранительные органы разных стран могут давать отпор преступности, связанной с 3D-печатью. Дело в том, что практически все принтеры отпечатывают не идеально гладкие поверхности производимых объектов.
Текстура поверхностей предметов, распечатываемых на различных принтерах, индивидуальна. Все 3D-принтеры отличаются друг от друга технически, т.е. имеют разные особенности работы в целом всего механизма. Вследствие этого у сотрудников правоохранительных органов возникает возможность успешно проводить идентификацию конкретного принтера, на котором был напечатан тот или иной
71
объект. Данный факт схож с определением того, на какой пишущей машинке был набран текст или на каком струйном принтере напечатан документ, по различным характеристикам, в том числе по меткам, которые производители аппаратуры добавляют для упрощения процесса идентификации определенного принтера. И пока вопрос об умышленном программном закладывании идентификационных меток в алгоритмы печати каждого 3D-принтера все еще обсуждается разработчиками, отдельные специалисты активно работают над созданием алгоритма их идентификации.
Так, серьезное исследование процесса идентификации 3D-принтера по отпечатанным на нем оттискам проведено в Школе инженерных и прикладных наук Университета Буффало (США) под руководством доцента кафедры компьютерных наук и инженерии кандидата технических наук Вэньяо Сюя (Wenyao Xu). Результаты многочисленных опытов позволили выявить определенные закономерности в допускаемых печатающей головкой принтера дефектах. Как объясняют сами авторы работы, подобные дефекты вызваны «аппаратным несовершенством в процессе производства принтеров, которое в конечном счете приводит к несоответствию в линейном формировании печатных физических объектов. Эти вариации появляются неоднократно и приводят к уникальным текстурам, которые могут служить жизнеспособным аналогом отпечатка пальца на соответствующих 3D-печатных изделиях» [13]. Так называемые дефекты или пробелы печати возникают из-за неровности дисков для подачи филаментной нити, что вызывает изменение объема печатающего материала, проходящего через экструдер. Подобные закономерности были выявлены при анализе двух технологий 3D-печати, нашедших наибольшее распространение в быту: технологии моделирования методом послойного на-плавления (FDM) [14] и технологии послойного отвердения жидкого материала под действием лазера (SLA) [15].
Сам процесс идентификации 3D-печата-ющего устройства, относимого к одной из обозначенных технологий, представляет собой следующий алгоритм:
1. Исследование текстуры слоев напечатанного на 3D-принтере объекта. Как уже отмечено, технологии FDM и SLA печати заключаются в послойном наложении печатающего материала на будущий объект. Задача данного этапа исследования заключается в фиксации дефектов (пробелов, углублений) в слоях накладываемого печатающего материала. Фиксация мо-
жет происходить как путем фотографического исследования [16], так и с использованием микроскопических методов исследования. Для решения вопроса об идентификации необходимо подвергнуть исследованию как изъятый в ходе расследования объект, так и экспериментальный образец 3D-печати, полученный с искомого принтера.
2. Исследование полученных фрагментов обоих образцов на предмет наличия повторяющихся единичных дефектов печати, а также их комплекса.
3. Формулирование выводов эксперта.
Следует отметить, что итогом исследования Вэньяо Сюя стала разработка программного продукта РппТгаскег, который за счет заложенных в нем алгоритмов автоматизирует процесс сравнения фотоснимков поверхности объектов. Более того, при наличии загруженной в программу соответствующей базы она позволяет также установить предположительную модель печатающего устройства, что может облегчить последующий поиск не только 3D-принтера, но и самих злоумышленников. Как отмечают разработчики, эффективность идентификации с использованием разработанных ими алгоритмов весьма высока. В ходе проведенных экспериментов, в рамках которых использовано четырнадцать 3D-принтеров шести разных моделей, 2100 изображений печати для обучения классификатора программы, а также 1400 изображений печати для непосредственной идентификации [17], точность идентификации достигла 99,8% случаев. Аналогичные результаты были получены и спустя 10 месяцев эксплуатации печатающих 3D-устройств. Действия же ученых по изменению 3D-прин-теров и проведению идентификации после такового также показали достаточно высокий процент положительных случаев идентификации - 92% [18], что только подтверждает жизнеспособность их теории.
Конечно, у подобного рода программ могут быть погрешности в работе, обусловленные различными причинами, например такими, как ограниченность сведений в базе данных либо деятельность преступников по сокрытию следов, способствующих идентификации (плавление предмета, обработка его различными кислотами и т.д.). Но не стоит забывать, что с каждым днем растут и возможности правоохранительных органов, а это значит, что в будущем возможен целый спектр различных способов раскрытия и расследования преступлений, связанных с 3D-принтингом. Для этого
72
необходимо уже сейчас начать разработку отечественных методик идентификации 3D-прин-теров по изготовленным на них изделиям.
Таким образом, несмотря на то, что технология 3D-печати предоставляет злоумышлен-
1. Как Чак Халл изобрел 3й-печать [Электронный ресурс]. URL: https://habr.com/ru/ company/smileexpo/blog/420713/ (дата обращения: 10.01.2022).
2. Классификация 3й-принтеров [Электронный ресурс]. URL: https://habr.com/ru/ post/208906/ (дата обращения: 10.01.2022).
3. 3й-принтеры: интерактивный магазин [Электронный ресурс]. URL: https://top3dshop.ru/ krd/kupit-3d-printer/(дата обращения: 10.01.2022).
4. Энциклопедия 30-печати [Электронный ресурс]. URL: https://3dtoday.ru/wiki (дата обращения: 10.01.2022).
5. Медведицкова Л.В., Неупокоева И.А., Ко-черова, Л.А., Нестеренко, А.В. Технологии 30-печати при изготовлении огнестрельного оружия. Проблемы в расследовании преступлений // Закон и право. 2019. № 3. С. 121-124.
6. Печать органов: как продвинулись технологии 30-биопринтинга и что мешает их развитию [Электронный ресурс]. URL: https:// rb.ru/longread/bioprinting/ (дата обращения: 10.01.2022).
7. Сухарева А.Е. Некоторые вопросы охраны интеллектуальных прав при создании объектов путем 30-печати // Вестник гражданского права. 2018. № 1. С. 23-49.
8. Призрачные стволы [Электронный ресурс]. URL: https://warspot.ru/3139-prizrachnye-stvoly (дата обращения: 10.01.2022).
9. Напечатанный на 30-принтере револьвер с патронами обнаружен в аэропорту США [Электронный ресурс]. URL: https:// shazoo.ru/2016/08/10/42644/napechatannyj-na-3d-printere-revolver-s-patronami-obnaruzhen-v-aeroportu-ssha (дата обращения: 10.01.2022).
10. Медведева С.Н., Федотов В. И. Особенности раскрытия и расследования террористических актов, совершенных с использованием огнестрельного оружия, изготовленного на 30-принтере: учеб. пособие. Краснодар, 2019.
11. 3й-сканеры делают копии самых неприступных ключей Primus [Электронный ресурс]. URL: https://3dcorp.ru/3d-scaner-key-copy-primus.html (дата обращения: 10.01.2022).
12. Арестованы фальшивомонетчики, которые печатали деньги на 3й-принтере
никам довольно широкие возможности для совершения противоправных деяний, расследовать преступления подобного рода вполне реально, а исследования зарубежных ученых наглядно нам это демонстрируют.
1. How Chuck Hull invented 3D printing [Electronic resource]. URL: https://habr.com/ ru/company/smileexpo/blog/420713/ (date of access: 10.01.2022).
2. Classification of 3D printers [Electronic resource]. URL: https://habr.com/ru/post/208906/ (date of access: 10.01.2022).
3. 3D printers: interactive store [Electronic resource]. URL: https://top3dshop.ru/krd/kupit-3d-printer/ (date of access: 10.01.2022).
4. Encyclopedia of 3D printing [Electronic resource]. URL: https://3dtoday.ru/wiki (date of access: 10.01.2022).
5. Medveditskova, L.V., Neupokoeva, I.A., Kocherova, L.A., Nesterenko, A.V. Technologies of 3D printing in the manufacture of firearms. Problems in the investigation of crimes // Zakon i pravo. 2019. №. 3. P. 121-124.
6. Organ printing: how 3D bioprinting technologies have advanced and what hinders their development [Electronic resource]. URL: https://rb.ru/longread/bioprinting/ (date of access: 10.01.2022).
7. Sukhareva, A.E. Some issues of intellectual property rights protection when creating objects by 3D printing // Bulletin of civil law. 2018. № 1. P. 23-49.
8. Ghost trunks [Electronic resource]. URL: https://warspot.ru/3139-prizrachnye-stvoly (date of access: 10.01.2022).
9. 3D printed revolver with cartridges found at US airport [Electronic resource]. URL: https:// shazoo.ru/2016/08/10/42644/napechatannyj-na-3d-printere-revolver-s-patronami-obnaruzhen-v-aeroportu-ssha (access date 10.01.2022).
10. Medvedeva, S.N., Fedotov, V.I. Features of disclosure and investigation of terrorist acts committed with the use of firearms manufactured on a 3D printer: study aid. Krasnodar, 2019.
11. 3D scanners make copies of the most impregnable Primus keys [Electronic resource]. URL: https://3dcorp.ru/3d-scaner-key-copy-primus. html (date of access: 10.01.2022).
12. Counterfeiters who printed money on a 3D printer were arrested [Electronic resource]. URL: https://hi-tech.mail.ru/news/3d-printed-fake-money/ (date of access: 10.01.2022).
73
[Электронный ресурс]. URL: https://hi-tech.mail. ru/news/3d-printed-fake-money/ (дата обращения: 10.01.2022).
13. PrinTracker: Fingerprinting 3D Printers using Commodity Scanners[Электронный ресурс]. URL: https://dl.acm.org/doi/10.1145/3243734.3243735 (дата обращения: 10.01.2022).
14. Моделирование методом послойного наплавления (FDM) [Электронный ресурс]. URL: https://3dtoday.ru/wiki/FDM_print/ (дата обращения: 10.01.2022).
15. Стереолитография (SLA) [Электронный ресурс]. URL: https://3dtoday.ru/wiki/SLA_ print/(дата обращения: 10.01.2022).
16. По структуре материала напечатанного предмета можно определить модель 3D-принтера и конкретное устройство [Электронный ресурс]. URL: https://habr.com/ ru/post/427249/(дата обращения: 10.01.2022).
17. Дефекты структуры 3D-печатного предмета выдали создавший его принтер [Электронный ресурс]. URL: https://yandex.ru/ turbo/nplus1.ru/s/news/2018/10/20/printracker (дата обращения: 10.01.2022).
18. PrinTracker: infill 'fingerprints'can help trace counterfeit goods and 3D printed guns [Электронный ресурс]. URL: https://www.3dprintingmedia. network/printracker-fingerprints-counterfeit-goods/ (дата обращения: 10.01.2022).
13. PrinTracker: Fingerprinting 3D Printers using Commodity Scanners [Electronic resource]. URL: https://dl.acm.org/doi/10.1145/3243734.3243735 (date of access: 10.01.2022).
14. Fused deposition modeling (FDM) [Electronic resource]. URL: https://3dtoday.ru/wiki/ FDM_print/ (date of access: 10.01.2022).
15. Stereolithography (SLA) [Electronic resource]. URL: https://3dtoday.ru/wiki/SLA_print/ (date of access: 10.01.2022).
16. By the structure of the material of the printed object, you can determine the model of the 3D printer and a specific device [Electronic resource]. URL: https://habr.com/ru/post/427249/ (date of access: 10.01.2022).
17. Defects in the structure of a 3D printed object were given out by the printer that created it [Electronic resource]. URL: https://yandex.ru/ turbo/nplus1.ru/s/news/2018/10/20/printracker (date of access: 10.01.2022).
18. PrinTracker: infill 'fingerprints'can help trace counterfeit goods and 3D printed guns [Electronic resource]. URL: https://www.3dprintingmedia. network/printracker-fingerprints-counterfeit-goods/ (date of access: 10.01.2022).
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРЕ
Еремченко Владимир Игоревич, кандидат юридических наук, заместитель начальника кафедры криминалистики Краснодарского университета МВД России; e-mail: mail_lom@mail.ru
INFORMATION ABOUT AUTHOR
V.I. Eremchenko, Candidate of Sciences in Jurisprudence, Deputy Chief of the Department of Forensic Science, Krasnodar University of the Ministry of the Interior of Russia; e-mail: mail_lom@ mail.ru
74
