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Das Vorhaben sensIC, „Eindeutige Identifizierbarkeit für vertrauenswürdige Hybrid-Sensorelektronik mit Hilfe additiver Fertigung“ zielt schwerpunktmäßig auf die Erforschung und Entwicklung einer Plattform Technologie für vertrauenswürdige hybride Elektronik ab, um mit neuartigen  Fertigungsmethoden und Herstellungsprozessen gedruckte Elektronik und Siliziumkomponenten sicher direkt in Produkte zu integrieren.

Der Konsortialführer Continental beabsichtigt durch die Zusammenarbeit in diesem Vorhaben eine Ausweitung seines Produktportfolios durch sichere hybride Elektronik zu erreichen. Der  Industriepartner Cyient beabsichtigt durch die Kombination mit additiven Bauelementen einen verbesserten Temperatursensor-IC mit höherer Genauigkeit zu entwickeln. Polysecure erprobt mit Hilfe der universitären Partner und Continental, ob ihr innovatives Partikelmuster-Identifikationsverfahren mit neuen Materialien und additiven Fertigungsprozessen direkt in einen Tamperschutz für hybride Sensorik einzubauen ist. Alle Hochschulen beabsichtigen ihre wissenschaftlichen Erkenntnisse in Materialinnovationen (INM) und neuen Designkonzepte in Kombination mit druckbarer Elektronik (KIT, HSO) zu übersetzen und damit einen entscheidenden Beitrag zum Technologietransfer zu leisten.

Verbundpartner, Ansprechpartner

Continental AG 

Verbundkoordinator, Business Area: Surface Solutions     |   Business Area: Mobile Fluid Systems
Dr. Tim Wolfer                                                                            |    Dr. Justin Richards und André Schröder
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Quelle: Continental AG

Continental stattet seit geraumer Zeit viele seiner Gummi- und Kunststoffprodukte mit Sensortechnologie aus – zur Zustandsüberwachung, zur Effizienzsteuerung und zur Regelung von Prozessen. In dem Projekt sensIC soll nun Sensorik auf der Basis von gedruckter Elektronik in Schlauchleitungen für Elektrofahrzeuge integriert werden. Dabei soll die Elektronik keinerlei Manipulationen bei der Fertigung, innerhalb der Lieferkette oder bei der späteren Nutzung zulassen. Außerdem lassen sich zusätzliche Funktionen realisieren und es wird stärker als bisher möglich sein, Services und digitale Geschäftsmodelle über die gesamte Lebenszeit der Produkte anzubieten. Im Vordergrund der Forschungsarbeiten steht der funktionale Druck von elektrischen Schaltungen, sowie deren Integration in bestehende Schlauchprodukte. In diesem Zusammenhang werden hocheffiziente Druckprozesse sowie die Einbettung in das technologische Gesamtsystem untersucht.

Cyient GmbH

Dr. Martin Friedrich

Cyient Chip
Quelle: Cyient GmbH
Hochschule Offenburg
Institut für verlässliche Embedded Systems und Kommunikationselektronik
Saeed Abdolinezhad
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Quelle: Hochschule Offenburg

Im Rahmen des sensIC- Projekts werden integrierte Lösungen zur Schlüsselgenerierung konzipiert, implementiert und validiert. Die Schlüllesgenerierung basiert auf physikalischen Prozessen, welche für eine sichere Authentifizierungs-, Identifikations-, Nachrichtenvertraulichkeits- und Nachrichtenintegritätszwecken genutzt werden können. Dies beinhaltet die Messung der aktuellen drahtlosen Sensoranbindung. Dabei werden symmetrischen Aspekte der Kanalschätzungen verwendet und eine anschließende Optimierung der Entropie durchgeführt. Erstmals wird ein solcher Ansatz auf drahtlosen Netzwerken mit kurzer Reichweite wie Bluetooth oder (asymmetrischem) RFID basieren. Es ist auch vorgesehen, diesen Schlüsselgenerierungsprozess mit den Eigenschaften des gedruckten PUF-Kerns des SensIC- Systems zu kombinieren, um eine maximale Zuverlässigkeit des Sicherheitssystems sicherzustellen.

Karlsruhe Institut für Technologie
Institut für Nanotechnologie
Dr. Alexander Scholz
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Quelle: Karlsruhe Institut für Technologie

Im Rahmen des sensIC – Projekts untersuchen wir skalierbare, neuartige Materialien, Bauteile und Methoden zur Erzeugung hardware-basierter Sicherheitsfeatures. Der Fokus liegt hierbei auf der Realisierung physikalisch unklonbaren Funktionen (PUFs), zur sicheren, eindeutigen Identifikation. Die Herstellung des sogenannten PUF-Kerns, der intrinsischen Variationsquelle der PUF, welche aus einem Inverterarray besteht, geschieht mittels Tintenstrahldruck. Die intrinsische Variation der Bauteile führt zu unvorhersehbaren elektrischen Charakteristika, welche zur Erzeugung der eindeutigen Identifikationsmerkmale genutzt werden. Zur Erzeugung einer qualitativ hochwertigen intrinsischen Variationsquelle müssen systematische Fehler innerhalb des Inverterarrays identifiziert und minimiert werden. Die übrige Kontrolllogik, welche zum Adressieren und Auslesen, der PUF benötigt wird besteht weiterhin aus klassischer, integrierter Siliziumelektronik. Der gedruckte PUF-Kern wird auf einer flexiblen Folie angefertigt und mit der Ausleseelektronik, sowie einem silizium-basierten Temperaturchip integriert. Dieses hybride, flexible System bietet sichere Systemlösungen für automotive- und Industrieapplikationen.

Leibniz-Institut für Neue Materialien GmbH

Dr. Thomas Kister
INM Bild
Quelle: Leibniz-Institut für Neue Materialien GmbH

In diesem Projekt entwickelt das INM neue Materialien für druckbare Temperatursensoren und deren mechanisch flexiblen Anschluss. Tinten und Pasten für Tintenstrahl- und Siebdrucktechnologien werden auf der Grundlage von Mischungen aus molekularen, nanoskaligen und mikroskaligen Komponenten hergestellt, die funktionelle Strukturen bilden und wenig oder kein Sintern erfordern. Die molekulare Natur der internen Grenzflächen wird untersucht und modifiziert, um zuverlässiges Verhalten auch bei zyklischer mechanischer Belastung zu gewährleisten. Die enge Zusammenarbeit mit den Partnern Continental und KIT garantiert die Kompatibilität der Materialien zu relevanten Verarbeitungsverfahren. Darüber hinaus untersucht das INM in Zusammenarbeit mit dem Partner Polysecure Verkapselungsmaterialien, die Manipulationssicherheit und eindeutige Identifizierbarkeit der Bauteile ermöglichen.

Polysecure GmbH

Georg Dost
Polysecure
Quelle: Polysecure GmbH

Im Rahmen des sensIC-Projekts entwickeln wir optisch auslesbare Sicherheitsmerkmale zum Schutz von elektronischen Bauteilen. Als Basis verwenden wir dafür die so genannten „particle fingerprints“ von Polysecure. Bei diesen wird die zufällige geometrische Verteilung von Fluoreszenzpartikeln in markiertem Material dazu verwendet, einen eindeutigen Fingerabdruck zu generieren. Da die verwendeten Partikel unter Anregung langwelliger Strahlung im sichtbaren Bereich fluoreszieren sollen, ergeben sich, je nach markiertem Material, Anforderungen an die Größenverteilung und Quanteneffizienz der Photolumineszenz. Diese gilt es zu identifizieren und entsprechend anzupassen. Des Weiteren sollen die bisher als zweidimensionale Muster erfassten „particle fingerprints“ um eine Dimension erweitert werden, sodass die dreidimensionale Partikelanordnung den Fingerabdruck definiert. Folglich müssen die Matching-Algorithmen weiterentwickelt und verfeinert werden.
Schlussendlich mündet der optimierte „particle fingerprint“ in einem eindeutigen und robusten Identifikator, über den Fälschungen oder Manipulationen an der Originalelektronik sicher erkannt  werden können. 

 

Assoziierte Partner

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