El camp dels materials de protecció és immens i creix ràpidament. Els nous materials amplien la base tecnològica dels sistemes de protecció del personal i de les plataformes d'armes. Al mateix temps, les pràctiques comercials canvien i s’allunyen dels proveïdors exclusius i d’altres patrons tradicionals comuns a indústries com la defensa i la seguretat
La indústria intenta respondre ràpidament a les necessitats en expansió dels clients militars, no només per "alleugerir la càrrega", sinó també per desenvolupar característiques igualment importants de nous materials de protecció i sistemes de protecció d'armadures.
Això es pot confirmar amb les paraules del cap del departament de protecció corporal de DSM Dyneema, Marco Manik, que va dir en una de les seves entrevistes: "Produïm la fibra artificial més forta i aquesta és la fibra DYNEEMA".
L'expert de la indústria ha classificat les solucions de seguretat de DSM com una "nova onada o generació de protecció balística". Les ofertes de la companyia, que ell anomena "Excel·lència tecnològica intransigent", combinen materials lleugers i un rendiment superior, proporcionen comoditat juntament amb altres funcions de qualitat i proporcionen als clients "tot el que necessiten per fer les coses".
Manik va destacar el laminat HB basat en fibra DYNEEMA com un dels avenços tecnològics en sistemes de protecció balística. De fet, "la fibra DYNEEMA HB no només és 15 vegades més forta que l'acer, sinó que té una sèrie de propietats molt demandades, a les quals prestem molta atenció", va subratllar, i quan se li va preguntar què volen principalment els clients d'aquesta zona, va respondre que "volen opcions més lleugeres per al seu equip".
Sherrill Ingstad, cap de ceràmica avançada de ZM coincideix amb ell: “Veiem una gran demanda als sistemes de protecció lleugers als EUA i en altres països, i aquí és on es concentren els nostres esforços. Ens esforcem per afinar tots els aspectes del nostre treball, des de la tecnologia de materials propietaris i la R + D fins a l'alineació de la mà d'obra i el refinament del procés de fabricació, per proporcionar sistemes lleugers que redueixin la càrrega de l'exèrcit, tot i que proporcionem el nivell de protecció requerit.
Com a portaveu de Ceradyne (part de ZM), Ingstad va anunciar que fins ara s’han subministrat a l’exèrcit nord-americà més de dos milions d’insercions armilles antibales i més de 100.000 cascos de combat millorats (ESN).
Tot i la seva massa relativament petita, l'ESN "proporciona un nivell més alt de protecció contra bala i fragmentació que qualsevol altre casc de combat de la història", va dir Ingstad. "En comparació amb altres cascos del mateix pes en servei, l'ESN augmenta el nivell de protecció contra les bales i contra la fragmentació en més d'un 35%".
Els primers cascos ECH van entrar en servei amb l’exèrcit nord-americà el 2014.
La cartera d’equips de protecció personal de Ceradyne també inclou l’insert de protecció lleuger i lleuger ESAPI (inserció protectora millorada per a braços petits) per protegir el tors contra el foc de les armes petites. Les insercions estan disponibles en diferents mides i s’adapten a seccions internes especials de l’armadura corporal per al personal militar d’ambdós gèneres. "Subministrem insercions armilles antibales al Departament de Suport Logístic de Defensa, que després gestiona les comandes de cada unitat individual", va dir un portaveu de Ceradyne.
L’empresa subministra inserts de protecció ESAPI moderns de diversos pesos. L'actual contracte del Departament de Defensa dels Estats Units preveu el subministrament d'insercions ultra petites, petites i mitjanes, la massa de les quals oscil·la entre menys de 2 kg i gairebé 2,5 kg. Ceradyne també ofereix insercions grans i extra-grans per a armadures, que són una mica més pesades.
Ceradyne va començar a enviar insercions un mes abans del previst el juny passat. D’acord amb això, l’empresa ha de completar els lliuraments d’aquesta comanda a finals de 2017.
Protecció dels vehicles i les seves tripulacions
El representant de l’empresa de Defensa RUAG va valorar els problemes i les tasques en matèria de materials de protecció per als vehicles, que, de fet, es redueixen a trobar un compromís entre la rendibilitat econòmica i la màxima reducció de pes possible (capacitat del país, pont aeri, etc.), i també solucions que garanteixin la protecció de les tripulacions i dels propis vehicles contra multitud d’amenaces, més dinàmiques i més mortals. RUAG Defence també va comentar: “viouslybviament, les necessitats específiques difereixen d’escenari en escenari, però sempre intenteu trobar l’equilibri perfecte entre els nivells de protecció i la mobilitat. Els que parlen de la volatilitat de les amenaces tenen raó, però explorem constantment noves idees en el camp dels materials i les solucions de disseny.
A més, el representant de RUAG va assenyalar la difuminació de les fronteres entre escenaris d'amenaces modernes i els desafiaments que aquests escenaris plantegen per als proveïdors de materials i sistemes de seguretat. “Els escenaris d’amenaça ara no són tan definits com abans. La distinció entre operacions militars simètriques i asimètriques es difumina davant els nostres ulls, ara necessitem solucions híbrides que puguin cobrir un ventall molt més ampli d'amenaces.
RUAG s’esforça per afrontar els reptes mundials actuals i desenvolupa kits de protecció per a una àmplia varietat de vehicles, des de vehicles blindats lleugers 4x4 fins a tancs de batalla principals com LEOPARD 2, i en aquest sentit, la cartera de la companyia en aquest sector està en constant expansió.
Després, el representant de l'empresa suïssa va continuar: "Per a l'alemanya BMP PUMA, subministrem protecció contra mines juntament amb altres components de protecció. RUAG ha assumit el desenvolupament de protecció completa contra les mines, protecció contra IED (dispositius explosius improvisats) i projectils perforants per a vehicles blindats PANDUR I. austríacs i belgues. La producció i el lliurament dels nostres kits balístics Roof PRO per al fabricant del cap estan en ple desenvolupament.."
La vicepresidenta de Defensa d'Alcoa, Margaret Cosentino, va assenyalar una altra tendència paral·lela i una mica competitiva en la protecció dels vehicles. Segons ella, abans es va prestar molta atenció a l’armadura addicional de vehicles que van participar en operacions a l’Iraq i l’Afganistan, i ara es torna a la velocitat, la maniobrabilitat i la maniobrabilitat com a funcions d’augment de la supervivència al combat. “Per exemple, en operacions especials, es desplegen vehicles ultralleugers per a grups de combat. Alcoa col·labora amb la comunitat científica de l'exèrcit nord-americà a través del seu nou programa de protecció contra incendis mòbil per obtenir tanta informació com sigui possible sobre materials innovadors i seleccionar tecnologia per a un sistema de foc directe segur d'alta precisió.
Els productes d’Alcoa Defense amplien el cicle de vida dels vehicles militars, amb una cartera de productes tant per als vehicles existents com per als nous. De fet, els productes multicomponents d’Alcoa, inclosos els fabricats per extrusió, estampació, fosa i tota una gamma de productes laminats, es troben en vehicles de rodes tàctics i vehicles de combat terrestre, que van des de l’armadura d’alumini als jeeps HMWWV (com a reacció als IED) i camions pesats tot terreny: HEMTT, i acaben amb components d’alumini per a noves plataformes, com el cotxe blindat JLTV.
“En primer lloc, Alcoa Defense utilitza una gamma molt àmplia de materials en les seves activitats, ja que el nostre negoci es divideix a parts iguals entre productes d’alumini, titani i níquel, cosa que ens permet treballar amb els militars i els principals fabricants de productes finals per tal d’obtenir material adequat, aliatge i tractament tèrmic per satisfer els requisits per a tasques especials - va explicar Cosentino. “En segon lloc, ens centrem en la integració vertical completa, des del material fins a la forma del producte, passant pel mecanitzat i el muntatge final. Millorar l’eficiència d’Alcoa ajuda els nostres clients a ser més eficients i competitius”.
Un altre proveïdor de sistemes de defensa per a vehicles militars és QinetiQ North America (QNA). Els revestiments anti-estella LAST Armor Spall Liner s’instal·len en diversos vehicles MRAP de fabricació nord-americana i els seients BlastRide d’absorció d’energia s’instal·len a BMPs i vehicles blindats de diferents països. Jeff Riu, cap de sistemes de supervivència de la companyia, va comentar: “A més, les nostres solucions de protecció passiva RPG Q-NET s’instal·len a més de 13.000 vehicles a tot el món, per exemple, proporcionen protecció per a màquines com MAXXPRO, PL-ATU, HEMMT i STRYKER, així com plataformes d'altres països. El sistema de protecció Q-NET pot instal·lar-se en algunes variants del vehicle blindat JLTV de l'exèrcit i el cos de marina dels Estats Units.
QNA també està desenvolupant equips de protecció individual per a avions i helicòpters, i Riu també comparteix algunes de les receptes de salsa secreta de la seva empresa, que han de satisfer plenament les necessitats dels seus clients en termes de cost, pes i característiques del producte final per tal de proporcionar-los la millor solució possible. “Ho hem aconseguit treballant amb una varietat de materials superiors, inclosos els acers laminats d’armadura, diversos graus de ceràmica i les últimes fibres balístiques d’alta qualitat. També treballem incansablement per desenvolupar noves solucions innovadores com els nostres seients que absorbeixen energia i la nostra tecnologia d’atenuació de les explosions BlastPro”.
Col·laboració i col·laboració
Un dels temes candents de la discussió entre el negoci de materials de seguretat es refereix als acords amb diversos proveïdors i altres socis (en alguns casos, centenars d'organitzacions), a més dels acords de col·laboració exclusius que són habituals en altres segments del mercat de defensa.
Utilitzant l’exemple de la seva empresa, Marko Manik va parlar sobre el desig de DSM d’innovar i optimitzar les noves tecnologies a la xarxa de socis i sobre les inversions internes en recerca i desenvolupament.
DSM prefereix els socis de la defensa i els sectors de seguretat relacionats, i alguns d'aquests socis tenen una relació més forta amb DSM a causa de la seva capacitat d'innovació. “Si tenim un soci que té la capacitat d’innovar més ràpid que ningú, té un avantatge perquè, a més dels nostres productes, també hi ha productes finals. Per això, hem de treballar amb socis que siguin, fins a cert punt, coherents amb la nostra velocitat d'innovació , va dir Manik.
El soci comercial més recent de DSM Dyneema és First Armour, una filial del grup d'inversió KADDB. El juny de 2016, First Armour va revelar un panell encoixinat lleuger que es portava en combinació amb una armilla de seguretat. El nou revestiment First Armor està fabricat amb Dyneema HB212. Aquest laminat compost compost per UHMWPE és excel·lent per a sistemes de defensa lleugers i duradors creats amb la tecnologia DYNEEMA Force Multiplier.
First Armour aviat oferirà diversos tipus de sistemes de protecció corporal basats en diversos materials d’alt rendiment desenvolupats per DYNEEMA.
A principis de l'any passat, un altre soci de DSM, Point Blank Enterprises, va presentar el seu sistema de protecció corporal ALPHA ELITE Black, ampliant la línia de productes ALPHA ELITE. "El nou model ALPHA ELITE Black, un model de protecció d'armes petites, és una millora respecte al producte anterior, ja que redueix el pes un 17% amb el mateix nivell de protecció", va dir la companyia en un comunicat de premsa. L’armadura ALPHA ELITE Black utilitza la tecnologia DYNEEMA Force Multiplier de nova generació de DSM.
RUAG tampoc passa per alt cap organització en aquesta àrea, lluitant per una cooperació mútuament beneficiosa. Un portaveu de la RUAG ha explicat que la companyia “inspecciona regularment el mercat de nous dissenys i materials; i ens sentim orgullosos de la qualitat de les nostres proves i de les proves que realitzem per determinar amb precisió les propietats protectores dels materials. Això permet a RUAG adaptar les solucions de protecció a qualsevol vehicle i amenaça a un pes i un cost òptims.
Riu, de QNA, va comentar: “Hem desenvolupat relacions sòlides amb alguns dels principals fabricants de ceràmica avançada, materials balístics i fibres compostes. L’aprofitament d’aquestes connexions ens permet dissenyar i lliurar productes que superen els nostres competidors”.
DuPont és un altre proveïdor que ha establert una "forta posició" en el subministrament de material per a diverses aplicacions. Per exemple, la tecnologia de fibra sintètica de Kevlar troba una àmplia varietat d’aplicacions: diverses armadures, insercions, cascos, protecció de les extremitats i blindatge de vehicles. Tots aquests productes augmenten els nivells de supervivència del personal, mentre que els consumidors reben material protector de diferents graus de "suavitat" o "duresa" (termes habituals en aquest sector). "La protecció suau es refereix a les armilles i altres equips, que sovint es fabriquen amb fibres de tela i altres estructures flexibles per millorar l'ajust, la comoditat i la mobilitat dels usuaris", va explicar Joseph Hovanek, tecnòleg en cap de DuPont Protection Solutions. "La protecció dura fa referència a les estructures compostes més dures, com ara insercions, cascos i components de protecció de vehicles, per als quals DuPont ofereix làmines de polietilè Tensylon a més de Kevlar".
Hovanek va parlar d'un aspecte del model de negoci de DuPont, i va assenyalar que l'empresa subministra fibres, teixits i altres estructures des de Kevlar als principals fabricants d'armilles, cascs i vehicles blindats que utilitzen aquests materials en el disseny i fabricació dels seus productes. L'expert en la indústria va afegir: "Ens centrem en el desenvolupament de solucions localitzades, amb fabricants líders que treballen amb quatre dels nostres principals centres tècnics de diferents països".
A més de QNA i les altres empreses esmentades anteriorment que subministren productes a diversos usuaris finals, hi ha una altra empresa que actua en diverses àrees relacionades. Combat Clothing Australia (CCA) Protect és un proveïdor mundial de seguretat i defensa amb una gran experiència en el disseny i fabricació de protecció balística per a humans, plataformes terrestres i aviació. El director comercial de la companyia, Lee O'Shea, va assenyalar que "CCA Protect és activa als mercats d'Austràlia, els Estats Units, Hong Kong, Malàisia, Singapur, els Emirats Àrabs Units, Nova Zelanda i Papua Nova Guinea".
En particular, CCA Protect subministra sistemes de protecció del cos durs i suaus fins al nivell IV, així com armadures per a vehicles capaços de suportar obusos antitancs. O'Shea va continuar: S'han seleccionat les avançades solucions d'armadura de CCA Protect per proporcionar protecció balística als helicòpters UH-60 BLACKHAWK i CH-47 CHINOOK de les Forces Armades australianes. Les instal·lacions de fabricació de CCA Protect permeten la fabricació de grans panells blindats, de manera que són ideals per al projecte Land 400 Phase 2 d’Austràlia.” Com a part d’aquest projecte, Austràlia actualitzarà i modernitzarà la seva flota de vehicles de reconeixement de combat.
Per satisfer els requisits dels seus clients estrangers, CCA Protect realitza una anàlisi exhaustiva de les solucions per tal d’aconseguir un equilibri entre cost, mobilitat, protecció i pes. O'Shea va concloure dient: El ràpid canvi de l'espai de combat està impulsant constantment la innovació en la indústria de la defensa balística. Les instal·lacions de producció d’última generació de CCA Protect i els enginyers experimentats permeten afrontar aquests complexos reptes. La combinació de compostos avançats i tècniques d’enllaç únic crea materials de protecció ultra lleugers, duradors i prims”.
L’empresa suïssa Garant desenvolupa modernes solucions de protecció balística FirmLiner i FlexLiner per a diferents tipus d’aplicacions. Juntament amb l’ús dels últims materials resultants d’intenses activitats d’investigació i desenvolupament, Garant també té una gran experiència adquirida amb programes a llarg termini en cooperació amb proveïdors de material i usuaris finals. Els materials més populars i àmpliament utilitzats inclouen para-aramida, polietilè, polipropilè i fibra de vidre.
Ceràmica espinel transparent per a aplicacions marines
L'espinela transparent (MgAl2O4) és actualment el material preferit per a ús en una gran varietat d'aplicacions de defensa marines i altres. És un material cristal·lí amb una xarxa reticulada, que s’utilitza cada vegada més per protegir diversos sistemes de vaixells, inclosos els sensors, els materials defensius i “intel·ligents” i les armes.
A més de la seva alta resistència, la ceràmica espinel té una excel·lent transmitància des dels rajos ultraviolats (0,2 μm) fins a l’infraroig mitjà (5 μm). Per als pals optronics dels submarins nuclears de la classe VIRGINIA de la Marina dels Estats Units, s’utilitza un vidre espinel simple, que augmenta la supervivència i redueix significativament els costos de manteniment i cicle de vida. Anteriorment, el vidre de silici i el germani cristal·lí es van instal·lar al pal optoacoblador L-3 KEO per transmetre llum i rajos visibles a la regió de l’infraroig mitjà de l’espectre, respectivament. Aquests dos materials, però, van resultar ser insuficientment forts i propensos a danyar-se, tot i que el seu gruix era de 3, 8 cm. El problema era com fer la finestra a partir d’un espinel gruixut. Segons la investigació, la ceràmica espinela amb un gruix de 3,8 cm, el procés de fabricació de la qual es basa en el premsat en calent, té molt bones propietats òptiques.
El pont del destructor nord-americà de classe ZUMWALT (DDG 1000) també està equipat amb grans finestres d’alta resistència que transmeten llum visible i ones infraroges amb una longitud d’ona de 5 micres i que han de suportar impactes d’ones de fins a 0,56 kg / cm2. A mesura que el procés de premsat en calent es redueix a grans dimensions, la finestra del pont es pot fer a partir d’una gran peça d’espinela. Per contra, es pot produir mitjançant la difusió de vores unint dues o més petites finestres en una sola. La Divisió d’ Optptica Aplicada del Laboratori d’Investigació de la Marina dels Estats Units (NRL) ha demostrat la viabilitat d’aquests dos enfocaments.
El laboratori va assenyalar que el mètode tradicional de creixement a alta temperatura a partir d’una fosa (> 2000 ° C) a partir de l’espinela monocristal és difícil de fabricar una làmina amb unes dimensions de més d’uns pocs mil·límetres. En el procés de solució d’aquest problema, la NRL va determinar que la mala qualitat de la ceràmica comercial de l’espinela es deu a la barreja desigual de l’additiu de sinterització (fluor de liti) amb la pols d’espinela, que condueix a la porositat i l’atrapament (residu del producte final). d’aquest additiu de sinterització. Els científics de NRL han desenvolupat un procés patentat per recobrir uniformement cada partícula de pols d’espinela amb un additiu de sinterització, que permet eliminar l’additiu durant el procés de premsat en calent a una temperatura d’uns 1600 ° C. Segons NRL, això permet la producció de ceràmica d'espinela totalment compactada i transparent amb altes propietats òptiques, mentre que el procés és escalable i permet la producció de grans finestrals.
Dissenyat per a entorns difícils
La ceràmica transparent de l’espinela també s’utilitza en altres aplicacions de defensa. Entre ells, hi ha làsers d'alta potència que es desenvolupen per a armes d'energia dirigida. Des del punt de vista òptic, un dels llocs més problemàtics és la lent de sortida (finestra), ja que el vidre per a aquests sistemes no té prou bones propietats tèrmiques, òptiques i mecàniques. El motiu és que les finestres de vidre tenen una conductivitat tèrmica molt baixa que provoca xocs tèrmics. La poca resistència del vidre també dificulta l’ús en entorns agressius, segons els científics de NRL. D’altra banda, la resistència superior de l’espinela permet l’ús en entorns difícils i la seva elevada resistència permet finestres més primes, cosa que redueix el pes. NRL ha desenvolupat una tecnologia de pols d’espinela ultrapura que s’ha utilitzat per fabricar ceràmica d’espinela amb una pèrdua d’absorció de 6 ppm (parts per milió) / cm a una longitud d’ona de 1,06 μm.
També s’utilitzen ceràmiques espinel d’alta qualitat òptica per fabricar radomes durables i transparents en calor per a míssils infrarojos. Segons fonts obertes, els materials existents, com el silici cristal·lí, són fràgils i no proporcionen transmissió de llum visible. Un altre material, el safir (a-Al2O3) té una transmissió limitada a una longitud d'ona de 5 µm. El safir és extremadament resistent als danys mecànics, ja que té una duresa notable (9 a l’escala de Mohs); és el material més dur després del diamant i el carbur de silici (a-SiC). Però l'espinela transmet perfectament la llum visible i té una millor transmitància en comparació amb el safir a una longitud de 5 micres. En un esforç per demostrar l’aplicabilitat pràctica de l’espinela, els científics de NRL van canviar el procés de premsat en calent i van fabricar amb èxit carenats d’aquest material.
La disponibilitat de ceràmica d’espinel amb altes propietats òptiques també permetrà la fabricació d’escuts i ulleres lleugeres per a la protecció personal contra els IED, així com finestres conformes per als sistemes de vigilància. Les investigacions realitzades el 2013 van demostrar que l’espinela d’alumina d’alumini magnesi és un excel·lent candidat per a capes de blindatge transparent endurides externes. Els investigadors que han investigat sistemàticament la fragmentació de tres tipus de ceràmica d'espinel han demostrat que el mode de fragmentació és un dels paràmetres clau que afecten la resistència balística de la ceràmica.
