In che modo le tecnologie di stampa 3D possono aiutare a risolvere i crimini?

È un motivo comune sugli schermi cinematografici e televisivi: viene commesso un omicidio e la polizia indaga per trovare il colpevole. Nei film vengono utilizzate le tecnologie più all’avanguardia e di solito il colpevole viene rapidamente scovato e arrestato. Ma ciò che vediamo spesso in televisione non è solo frutto dell’immaginazione del regista. Ogni anno, quasi mezzo milione di persone in tutto il mondo perde la vita a causa di un omicidio intenzionale. Nel 2023, il tasso di riduzione degli omicidi negli Stati Uniti è stato di circa il 50%, ma questi tassi variano da Paese a Paese. Inoltre, le tecnologie 3D svolgono un ruolo sempre più importante nel lavoro investigativo e nella scienza forense, contribuendo in generale al suo successo. Oggi sono pochissimi gli omicidi che non vengono indagati con ricostruzioni 3D o tecniche di scansione 3D.

La medicina legale 3D è una componente essenziale della moderna scienza forense. Si tratta della ricostruzione, dell’analisi e dell’elaborazione di atti criminali utilizzando gli strumenti 3D uniti ai giudizi degli esperti. Ci si rivolge sempre di più a questo campo nel diritto penale e per risolvere i crimini. Per comprendere meglio il ruolo della tecnologia 3D nel lavoro investigativo e nell’analisi delle prove forensi, abbiamo parlato con diversi esperti.

Le tecnologie 3D vengono sempre più utilizzate direttamente sulle scene del crimine (crediti fotografici: APA/Georg Hochmuth).

L’uso delle tecnologie 3D nelle scienze forensi

La stampa 3D consente di raccogliere e analizzare non solo i supporti digitali, ma anche le prove fisiche, come gli oggetti stampati. Ciò può essere fatto attraverso la scansione 3D e la produzione additiva.

Il ruolo degli scanner 3D

I sistemi di misurazione fotogrammetrica sostengono le indagini già dagli anni ’30 e, dalla fine degli anni ’90, i sistemi fotogrammetrici a corto raggio sono stati ampiamente utilizzati nelle scienze forensi. Essi aprono nuove possibilità, in particolare per effettuare misurazioni all’interno delle scene del crimine, ma anche per stabilire le misure dei criminali come l’altezza o la corporatura fisica. Oggi la scansione laser 3D è utilizzata in quasi tutti i Paesi. La Polizia di Stato di Amburgo conferma che: “Gli scanner 3D sono regolarmente utilizzati nel lavoro della polizia per valutare o confrontare i luoghi degli eventi e/o gli oggetti fisici, anche in forma digitale”.

Nella documentazione della scena del crimine vengono utilizzati diversi scanner, tra cui quelli montati su supporto e quelli mobili. Qui, viene utilizzato uno scanner portatile Artec (crediti fotografici: Artec 3D).

L’analista forense 3D Eugene Liscio, che ha già risolto numerosi casi in Canada, USA ed Europa e che insegna all’Università di Toronto, spiega: “Le quattro principali tecnologie di scansione sono la fotogrammetria, la scansione laser, gli scanner a luce strutturata e la scansione basata sulle applicazioni“.

La fotogrammetria crea reti di texture fotorealistiche e, combinata a immagini di superficie, scansioni TC e risonanze magnetiche, fornisce una vista 3D dettagliata del corpo. Le ferite possono quindi essere ingrandite, analizzate e confrontate con gli strumenti della scena del crimine. Inoltre può essere calcolata e ricostruita la direzione di sparo di un proiettile.

Le scansioni 3D sono divise in scansioni volumetriche e superficiali. La scansione volumetrica permette di acquisire immagini ad alta risoluzione e richiede software speciali e conoscenze specialistiche per creare dei modelli 3D dai dati. La scansione superficiale è più intuitiva, poiché vengono catturati solo i dettagli della superficie e viene utilizzato un software integrato. È affidabile per l’analisi delle lesioni post-mortem.

Il metodo Landmarking utilizza punti di riferimento nelle immagini o nei dati per creare sistemi di riferimento precisi, consentendo misurazioni e confronti accurati. Inoltre, i dati fotogrammetrici vengono raccolti utilizzando droni o fotocamere DSLR per creare un modello 3D della scena del crimine. L’intera ricostruzione può essere visualizzata utilizzando la realtà virtuale tramite occhiali VR o uno spazio di realtà virtuale.

Ricostruzione 3D della scena di un crimine. Gli schizzi di sangue raffigurati permettono di effettuare delle misurazioni all’interno del luogo in cui è avvenuto l’attacco (crediti foto: Sophia Lavcanski)

L’area 54.2 del Landeskriminalamt Nordrhein-Westfalen (LKA NRW), responsabile della misurazione, ricostruzione e visualizzazione delle scene del crimine, spiega: “L’impiego di scanner laser 3D consente la conservazione digitale tridimensionale delle scene del crimine, nonché l’analisi retrospettiva e la ricostruzione dello svolgimento degli eventi, ad esempio il calcolo dei volumi, la determinazione del campo visivo e della direzione del fuoco nonché la determinazione delle dimensioni dei criminali“.

Come viene utilizzata la digitalizzazione 3D per condurre un’indagine

Gli investigatori utilizzano gli scanner 3D posizionandoli in linea d’aria sopra le impronte o sulle tracce dei pneumatici e per poi avviare la registrazione. Allo stesso tempo, una telecamera collegata allo scanner scatta una foto. Pochi secondi dopo, l’utente può vedere un’anteprima sullo schermo integrato per verificare se l’immagine è a fuoco. L’analisi dettagliata avviene quindi in laboratorio, dove gli esperti esaminano la lunghezza o la profondità del profilo e confrontano le tracce con altre scene del crimine.

La scansione 3D delle prove forensi utilizzando lo scanner portatile 3DF (crediti fotografici: Fraunhofer IOF)

Il ruolo della stampa 3D

La stampa 3D è stata utilizzata nel campo forense sin dal 2010 per ricostruire le prove, scegliendo la tecnologia di stampa più adatta a seconda dell’uso previsto. Le stampanti in resina sono ideali per modelli dettagliati, mentre la fusione a letto di polvere può essere utilizzata per parti robuste. Tuttavia, è la stampa 3D FDM quella più utilizzata, in quanto poco costosa e versatile.

La polizia LKA della Renania Settentrionale-Vestfalia commenta: “La tecnologia di stampa 3D è utilizzata esclusivamente come strumento tecnico per creare i cosiddetti target tracciabili, che vengono utilizzati per digitalizzare i movimenti di persone o oggetti”. La LKA di Amburgo, che non ha ancora una stampante 3D, spiega anche che la stampa 3D può essere utilizzata per l’esame fisico di oggetti digitali.

Replica 3D di una spina dorsale da un caso di omicidio in cui è stata uccisa una donna. L’osso sarebbe stato difficile da creare utilizzando metodi di produzione tradizionali. La stampa è stata realizzata grazie alla stampante 3D Creality CR10-V3 (foto: Eugene Liscio).

Il potenziale delle tecnologie 3D

La tecnologia 3D offre alla scienza forense e al lavoro investigativo migliori possibilità di analisi per permettere di trovare e arrestare il colpevole. La LKA del Nord Reno-Vestfalia conferma che la tecnologia di scansione 3D ha avuto un impatto duraturo sul lavoro investigativo, in particolare sulle inchieste di omicidio, in tutto il paese.

Joe Mullins, rinomato artista forense presso il National Center for Missing and Exploited Children, sottolinea anche: “Con i metodi odierni, possiamo elaborare una scansione del cranio. Le autorità conservano I resti, mentre si può stampare il cranio in loco. Di recente, ho fatto scansionare un cranio alle Barbados, che è stato poi stampato in 3D in Virginia e sottoposto a una correzione facciale a New York. Ciò non sarebbe stato possibile 20 anni fa”.

La realizzazione di un volto e del suo cranio (photo credits: Joe Mullins)

Grazie al miglioramento delle tecnologie e digitali, nelle quali si possono includere anche le tecnologie di visualizzazione tramite occhiali VR o un Cave VR, gli investigatori possono fare un tour tridimensionale di una scena del crimine ricostruita. Sottolinea la LKA NRW come sia possibile ora osservare la scene del crimine da più punti di vista con un maggiore numero di dettagli. Spiega: “Chi guarda non ricopre più il ruolo di osservatore esterno, ma è invece in grado di entrare virtualmente nella scena del crimine e immergersi totalmente nella sua rappresentazione e ricostruzione digitale. L’integrazione di più dati ottenuti tramite le scansioni 3D consente la visualizzazione interattiva di interi fascicoli. I dati riguardanti il crimine se collegati tra loro possono avere un’influenza decisiva sulla valutazione di tracce, testimonianze e collegamenti tra i fatti, il che sarebbe impossibile senza adottare questo punto di vista”.

Gli scanner laser 3D consentono agli investigatori di visualizzare la scena del crimine sul computer, anche dopo averla lasciata e di consultarsi quindi in un secondo momento. L’Office of the Criminal Police conferma: “Questa tecnologia aumenta la possibilità di catturare la scena del crimine in modo realistico, di arrivare e muoversi autonomamente sulla scena del delitto anche senza esserci mai stati prima”.

Questo consente agli investigatori e alle persone coinvolte, come il tribunale, di visualizzare simultaneamente la scena del crimine recreata virtualmente e di poterne discutermne in maniera congiunta. La tecnologia consente di mantenere una panoramica dell’evento e di identificare gli angoli di impatto dei proiettili, anche in caso di crimini con armi da fuoco o incidenti automobilistici caotici.

Grazie alle ricostruzioni 3D della scena del crimine è possibile riguardare il luogo del delitto anche dopo averlo lasciato (crediti foto: Jeremiah Crowell).

Inoltre, la tecnologia impedisce che le prove vengano danneggiate durante le indagini o il trasporto. Questo tipo di metodologia è utile per le ricostruzioni facciali. Il metodo tradizionale infatti prevede la sovrapposizione di argilla e gesso sul cranio per ricostituirlo. Questo processo viene ripetuto più e più volte, fino a danneggiare il cranio originale e di conseguenza delle eventuali prove. La tecnologia 3D elimina la necessità di toccare il cranio e crea un modello al computer in cui, utilizzando programmi software, viene imitata la ricostruzione in argilla, viene realizzata una ricostruzione virtuale e possono quindi essere prodotte repliche stampate in 3D.

Anche nel campo della medicina legale, dove le impronte di scarpe o pneumatici vengono solitamente fuse in gesso, una procedura che richiede molto tempo e distrugge la traccia, l’uso della scansione 3D può aiutare a superare queste sfide e preservare le tracce.

Per Mullins, il vantaggio più grande è che gli originali vengono conservati: “Sia che si tratti di un cranio o di un’importante prova, con questa tecnologia possiamo evitare qualsiasi tipo di inconveniente. Nel campo dell’arte forense, è già successo che un cranio sia andato perso. L’istituzione di una procedura in cui tutti i teschi vengono scansionati, stampati e fotografati serve come salvaguardia nel caso in cui accada qualcosa all’originale.”

Risultati di una scansione 3D con lo scanner 3DF (crediti fotografici: Fraunhofer IOF).

Uso attuale delle tecnologie 3D nel lavoro di indagine

La tecnologia 3D ha molte applicazioni nel lavoro investigativo. Eugene Liscio spiega che il lavoro forense si divide in tre fasi principali: documentazione, analisi e visualizzazione. In questo contesto, la stampa 3D funge da prodotto di documentazione e ausilio visivo. La stampa 3D è utilizzata principalmente per riprodurre prove, preservando così gli oggetti reali. Ad esempio, il dito di una vittima può essere ricostruito in 3D per sbloccare dispositivi tecnici. In tribunale, le riproduzioni stampate in 3D, come teschi o armi, sono utili per illustrare chiaramente le lesioni e stabilire la cronologia degli degli eventi.

Eugene Liscio sottolinea: “Normalmente, non portiamo ossa al processo, ma potremmo portare una replica. Ad esempio, un’arma può essere stampata per spiegare a giudici, giurati e altri investigatori che questa è l’arma utilizzata. Attualmente, la tecnologia 3D viene utilizzata per dimostrare il crimine e aiutare le persone a comprenderlo. Ognuno analizza in modo diverso. Vedere un’immagine su una fotografia va bene, ma avere qualcosa in mano e poterla guardare aiuta. La stampa 3D viene utilizzata anche come strumento didattico nel campo della medicina legale, per fornire rappresentazioni anatomiche al personale medico.”

Repliche stampate in 3D di un’impronta di scarpa e di un’impronta digitale ingrandita (crediti fotografici: Eugene Liscio)

Le tecnologie di scansione 3D consentono anche di ricostruire intere scene del crimine, di comprendere la posizione e gli oggetti presenti e di illustrare visivamente il luogo del delitto. Come spiega LKW NRW: “Nel contesto della documentazione della scena del crimine, la registrazione delle scene mediante laser scanner 3D è un mezzo complementare e talvolta saldamente integrato al lavoro della polizia ”. Anche il Dipartimento di Scienze e Tecnologie Criminali del LKA di Amburgo utilizza le misurazioni effettuate con scanner 3D per rappresentare e ricostruire digitalmente un’ampia gamma di scene del crimine.

La tecnologia 3D viene gradualmente utilizzata anche nel campo dell’archeologia forense. Essa offre un grande potenziale in questo campo, in quanto ci permette di rappresentare l’aspetto che gli oggetti potevano avere nel passato. Sono in corso ricerche, ad esempio, per ricostruire ossa bruciate utilizzando la stampa 3D.

L’uso della tecnologia 3D nelle indagini ha permesso di ottenere risultati determinanti per diversi casi in tutto il mondo. Un esempio notevole si è verificato in Ohio, negli Stati Uniti, dove un cranio recuperato è stato ricostruito utilizzando il programma Clay Tools e poi stampato in 3D. Questo ha permesso agli investigatori di verificare l’identità della persona e di portare avanti il caso. Un altro omicidio per cui ci si è serviti della tecnologia è quello avvenuto nel 2015 a Birmingham nella quale è stato trovato un cadavere dentro una valigia lasciata abbandonata in uno dei canali della città. Per questo caso è stata utilizzata per la prima volta una combinazione di scansione e stampa 3D. La polizia delle West Midlands ha lavorato a stretto contatto con il Manufacturing Group dell’Università di Warwick per utilizzare la tecnologia 3D per analizzare i frammenti ossei carbonizzati e determinare che appartenevano alla vittima.

Esempi di parti del cranio stampate in 3D in lesioni craniche fatali. (Immagine: Errickson, D., Carew, RM, Collings, AJ et al.)

L’opinione legale: le repliche in stampa 3D portate in tribunale

Uno studio condotto dal Cranfield Forensic Institute ha rivelato che, da quando vengono presentati dei modelli stampati in 3D  delle prove, il tasso di comprensione del linguaggio tecnico utilizzato in tribunale è migliorato fino al 94%, rispetto al 79% relativo alle immagini fotografiche. Tuttavia, l’uso della tecnologia 3D per documentare le scene del crimine non è stato ancora regolamentato dalla legge.

L’avvocato Jens Ferner, giurista informatico che si occupa dei copyright 3D e degli sviluppi della tecnologia 3D, conferma: “Non esistono chiare linee guida legali per gli investigatori pubblici o privati, nel senso che il modo in cui la documentazione deve essere effettuata non è regolamentato. A livello procedurale, la questione viene affrontata a livello di valutazione delle prove: una documentazione carente può portare a negare il valore probatorio o addirittura a vietarne l’utilizzo. In questo contesto, si sono stabiliti alcuni standard di documentazione tra gli investigatori governativi, ma non sono prescritti dalla legge”.

Principali sfide per le tecnologie 3D nelle scienze forensi

Una delle maggiori sfide per la tecnologia 3D nel lavoro di indagine è il fattore di tempo e di costi. Liscio spiega che: “Bisogna scegliere lo strumento giusto per il lavoro. A volte questo significa investire in strumenti diversi o noleggiare scanner perché non si dispone degli strumenti giusti. Non è facile passare dalla scansione alla stampa 3D. C’è molto lavoro in mezzo e spesso è una sfida, perché abbiamo a che fare con parti molto complicate e delicate che richiedono molta assistenza”. Ciò significa che un ricercatore deve diventare un esperto in questo campo, imparando sia nuove procedure di lavoro che come utilizzare gli strumenti.

Scansione 3D di un’impronta di scarpa (crediti fotografici: Artec)

La LKA NRW lo conferma: “Documentare una scena del crimine utilizzando uno scanner laser 3D è un processo che richiede molto tempo e contemporaneamente uno stretto coordinamento con chi lavora sulla scena. Inoltre, l’uso di questa tecnologia genera grandi quantità di dati che possono essere elaborati e visualizzati solo da computer e software ad alte prestazioni”.

I ricercatori sottolineano inoltre che il tempo necessario per elaborare i dati per le valutazioni, le ricostruzioni della scena del crimine e le visualizzazioni è giustificato dai vantaggi che la tecnologia apporta al lavoro investigativo. Il dipartimento specializzato del LKA di Amburgo vede come una problematica la mancanza di uniformità nei formati dei dati e delle stampanti disponibili sul mercato, oltre alla necessità di una grande capacità di archiviazione.

Sviluppi futuri

Con lo sviluppo e la maggiore precisione della tecnologia 3D, se ne prevede un utilizzo sempre maggiore nelle indagini. Liscio sottolinea che la stampa 3D è conosciuta in ambito forense, ma non è ancora diffusa, situazione che potrebbe cambiare con l’aumento dei requisiti di precisione.

Anche Mullins è convinto che la stampa 3D verrà utilizzata sempre più spesso in futuro: “La tecnologia sta avanzando così rapidamente che la stampa 3D diventerà la norma per supportare le indagini. Continuerà ad aiutare a risolvere i casi, ma a un ritmo più veloce”.

Scansione 3D con Artec Eva (foto: Artec 3D)

Nonostante le opportunità e i progressi, c’è ancora molta strada da fare prima che la tecnologia 3D possa supportare il lavoro di indagine nel suo pieno potenziale. Un passo importante in questo senso sarebbe la formazione degli investigatori tramite programmi di addestramento. Inoltre, è necessaria una ricerca continua per adattare la tecnologia ai requisiti del lavoro investigativo e per facilitare la collaborazione tra tecnici, avvocati e investigatori.

A lungo termine, le tecnologie 3D potrebbero facilitare il lavoro investigativo, aiutare a rintracciare i colpevoli e risolvere i crimini con maggiore precisione. Ma per raggiungere questo obiettivo, bisogna investire nella formazione e nella ricerca.

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*Crediti per la foto di copertina: APA/Georg Hochmuth