Področje zaščitnih materialov je ogromno in hitro raste. Novi materiali razširjajo tehnološko podlago za sisteme za zaščito osebja in platforme orožja. Hkrati se spreminjajo poslovne prakse, ki se oddaljujejo od izključnih dobaviteljev in drugih tradicionalnih vzorcev, ki so skupni panogam, kot sta obramba in varnost
Industrija se poskuša hitro odzvati na vse večje potrebe vojaških odjemalcev, ne samo zato, da bi "olajšala breme", ampak tudi za razvoj enako pomembnih značilnosti novih zaščitnih materialov in sistemov zaščite oklepov.
To lahko potrdimo z besedami vodje oddelka za zaščito telesa pri DSM Dyneema, Marca Manika, ki je v enem od intervjujev dejal: "Proizvajamo najmočnejša umetna vlakna, to pa so vlakna DYNEEMA".
Strokovnjak za industrijo je varnostne rešitve DSM opredelil kot "nov val ali generacijo balistične zaščite". Ponudbe podjetja, ki jih imenuje "brezkompromisna tehnološka odličnost", združujejo lahke materiale in vrhunske zmogljivosti, zagotavljajo udobje skupaj z drugimi kakovostnimi lastnostmi in strankam ponujajo "vse, kar potrebujejo, da opravijo stvari".
Manik je kot enega od tehnoloških dosežkov v balističnih zaščitnih sistemih izpostavil laminat HB na osnovi vlaken DYNEEMA. Dejansko "vlakna DYNEEMA HB niso le 15 -krat močnejša od jekla, ampak imajo številne lastnosti, ki so resnično v povpraševanju, na kar smo zelo pozorni," je poudaril in na vprašanje, kaj si kupci na tem področju želijo predvsem odgovoril, da "želijo vedno lažje možnosti za svojo opremo."
Sherrill Ingstad, vodja napredne keramike pri ZM, se strinja z njim: »V ZDA in drugih državah opažamo veliko povpraševanje po lahkih zaščitnih sistemih, in tu so danes koncentrirana naša prizadevanja. Prizadevamo si natančno prilagoditi vse vidike našega dela-od lastniške tehnologije materialov in raziskav in razvoja do usklajevanja delovne sile in izboljšanja proizvodnega procesa-zagotoviti lahke sisteme, ki zmanjšujejo breme za vojsko, hkrati pa zagotavljajo zahtevano raven zaščite."
Ingstad je kot predstavnik podjetja Ceradyne (del ZM) napovedal, da je ameriški vojski do danes dobavilo več kot dva milijona neprebojnih jopičev in več kot 100.000 okrepljenih bojnih čelad (ESN).
Kljub svoji relativno majhni masi ESN "zagotavlja višjo raven zaščite pred naboji in drobci kot katera koli druga bojna čelada v zgodovini," je dejal Ingstad. "V primerjavi z drugimi čeladami enake teže v uporabi ESN poveča raven zaščite pred naboji in proti drobljenju za več kot 35%."
Prve čelade ECH so prišle v službo ameriški vojski leta 2014.
Portfelj osebne zaščitne opreme Ceradyne vključuje tudi lahek, izboljšan zaščitni vložek za osebno orožje ESAPI (izboljšan zaščitni vložek za osebno orožje), ki ščiti trup pred strelom osebnega orožja. Vložki so na voljo v različnih velikostih in se prilegajo posebnim posebnim oddelkom oklepa za vojaško osebje obeh spolov. "Ministrstvu za obrambno logistično podporo dobavljamo neprebojne jopiče, ki nato obravnavajo naročila za vsako posamezno enoto," je dejal predstavnik Ceradyne.
Podjetje dobavlja sodobne zaščitne vložke ESAPI različne teže. Trenutna pogodba ameriškega obrambnega ministrstva določa dobavo ultra majhnih, majhnih in srednje velikih vložkov, katerih masa se giblje od manj kot 2 kg do skoraj 2,5 kg. Ceradyne ponuja tudi velike in zelo velike vložke za oklepnike, ki so nekoliko težji.
Ceradyne je lani junija začel pošiljati vložke mesec dni pred načrtovanim rokom. V skladu z njim mora družba dokončati dobave za to naročilo konec leta 2017.
Zaščita vozil in njihovih posadk
Predstavnik obrambnega podjetja RUAG je dal svojo oceno težav in nalog na področju zaščitnih materialov za vozila, ki se dejansko zbirajo pri iskanju kompromisa med ekonomsko donosnostjo in največjim možnim zmanjšanjem teže (terensko sposobnost države, letalski prevoz itd.), pa tudi rešitve, ki zagotavljajo zaščito posadke in samih vozil pred množico groženj, bolj dinamičnih in bolj smrtonosnih. RUAG Defense je še komentiral: »Očitno se posebne potrebe razlikujejo od scenarija do scenarija, vendar vedno poskušate najti popolno ravnovesje med stopnjami zaščite in mobilnostjo. Tisti, ki govorijo o nestanovitnosti groženj, imajo prav, vendar nenehno raziskujemo nove ideje na področju materialov in oblikovalskih rešitev."
Poleg tega je predstavnik podjetja RUAG opozoril na brisanje meja med scenariji sodobnih groženj in izzivi, ki jih ti scenariji predstavljajo za dobavitelje materialov in varnostne sisteme. »Scenariji groženj zdaj niso tako dokončni, kot so bili prej. Razlikovanje med simetričnimi in asimetričnimi vojaškimi operacijami se pred našimi očmi briše, zdaj potrebujemo hibridne rešitve, ki lahko pokrivajo veliko širši spekter groženj."
RUAG si prizadeva spoprijeti s trenutnimi svetovnimi izzivi in razvija zaščitne komplete za najrazličnejša vozila, od lahkih oklepnih vozil 4x4 do glavnih bojnih tankov, kot je LEOPARD 2, zato se portfelj podjetja v tem sektorju nenehno širi.
Nato je predstavnik švicarskega podjetja nadaljeval: »Za nemško BMP PUMA skupaj z drugimi zaščitnimi komponentami dobavljamo zaščito proti minam. RUAG se je lotil razvoja celovite zaščite pred minami, zaščite pred IED (improvizirane eksplozivne naprave) in oklepnih izstrelkov za avstrijska in belgijska oklepna vozila PANDUR I. Proizvodnja in dobava naših balističnih kompletov Roof PRO za proizvajalca glav je v polnem teku.."
Podpredsednica obrambe Alcoa Margaret Cosentino je opazila še en vzporeden in nekoliko konkurenčen trend pri zaščiti vozil. Po njenem mnenju je bilo prej veliko pozornosti namenjenega dodatnemu oklepanju vozil, ki so sodelovala v operacijah v Iraku in Afganistanu, zdaj pa je prišlo do vrnitve k hitrosti, okretnosti in okretnosti kot funkcijam povečanja bojne preživetja. »Na primer, v posebnih operacijah se za bojne skupine uporabljajo ultralahka vozila. Alcoa sodeluje z znanstveno skupnostjo ameriške vojske z novim programom Mobile Protected Firepower, da bi pridobili čim več informacij o inovativnih materialih in izbrali tehnologijo za varen visoko natančen sistem neposrednega ognja."
Izdelki podjetja Alcoa Defense podaljšujejo življenjski cikel vojaških vozil s portfeljem izdelkov za obstoječa in nova vozila. Dejansko večkomponentne izdelke podjetja Alcoa, vključno z izdelki iz ekstrudiranja, žigosanja, vlivanja in celo paleto valjanih izdelkov, najdemo na taktičnih kolesnih vozilih in kopenskih bojnih vozilih, od aluminijastih oklepov na džipih HMWWV (kot reakcija na IED) in težki terenski tovornjaki. HEMTT in končajo z aluminijastimi komponentami za nove platforme, kot je oklepnik JLTV.
»Prvič, Alcoa Defense pri svojem delovanju uporablja zelo široko paleto materialov, saj je naše poslovanje enakomerno razdeljeno med izdelke iz aluminija, titana in niklja, kar nam omogoča sodelovanje z vojsko in glavnimi proizvajalci končnih izdelkov, da bi pridobili ustrezen material, zlitine in toplotna obdelava, ki ustreza zahtevam za posebne naloge, - je pojasnil Cosentino. »Drugič, osredotočeni smo na popolno navpično integracijo, od materiala do oblike izdelka, do strojne obdelave in končne montaže. Izboljšanje učinkovitosti Alcoe pomaga našim strankam, da postanejo učinkovitejši in konkurenčnejši."
Drug dobavitelj obrambnih sistemov za vojaška vozila je QinetiQ North America (QNA). Obloge LAST Armor Spall Liner so nameščene na različnih vozilih ameriške izdelave MRAP, njegovi sedeži BlastRide, ki absorbirajo energijo, pa so nameščeni v BMP in oklepnih prevoznikih v različnih državah. Jeff Riu, vodja sistemov za preživetje v podjetju, je komentiral: »Poleg tega so naše rešitve za zaščito pasivnih RPG Q-NET nameščene na več kot 13.000 vozilih po vsem svetu, na primer zagotavljajo zaščito za stroje, kot so MAXXPRO, PL-ATU, HEMMT in STRYKER ter platforme iz drugih držav. Zaščitni sistem Q-NET se lahko namesti na nekatere različice oklepnega vozila JLTV ameriške vojske in mornarice."
QNA razvija tudi osebno zaščitno opremo za letala in helikopterje, Riu pa deli tudi nekaj skrivnih receptov omake svojega podjetja, ki naj bi v celoti zadovoljili potrebe svojih strank v smislu stroškov, teže in značilnosti končnega izdelka, da bi jim zagotoviti najboljšo možno rešitev. »To smo dosegli z delom z različnimi vrhunskimi materiali, vključno z valjanim oklepnim jeklom, različnimi vrstami keramike in najnovejšimi visokokakovostnimi balističnimi vlakni. Neumorno si prizadevamo tudi za razvoj inovativnih novih rešitev, kot so naši sedeži, ki absorbirajo energijo, in naša tehnologija dušenja BlastPro."
Sodelovanje in partnerstvo
Ena izmed vročih tem v razpravi med podjetji o varnostnem gradivu se nanaša na sporazume z več dobavitelji in drugimi partnerji (v nekaterih primerih na stotine organizacij) poleg pogodb o ekskluzivnem partnerstvu, ki so običajne na drugih segmentih obrambnega trga.
Marko Manik je na primeru svojega podjetja spregovoril o želji DSM po inovacijah in optimizaciji novih tehnologij v svojem partnerskem omrežju ter o notranjih naložbah v raziskave in razvoj.
DSM ima raje partnerje v obrambnem in s tem povezanem varnostnem sektorju, nekateri od teh partnerjev pa imajo zaradi svoje sposobnosti inoviranja močnejši odnos z DSM. »Če imamo partnerja, ki ima sposobnost inoviranja hitreje kot kdorkoli drug, potem ima prednost, saj poleg naših izdelkov obstajajo tudi končni izdelki. Zato moramo sodelovati s partnerji, ki so do neke mere skladni z našo hitrostjo inovacij, «je dejal Manik.
Najnovejši poslovni partner DSM Dyneema je First Armor, hčerinsko podjetje naložbene skupine KADDB. Junija 2016 je First Armor razkril lahkotno oblazinjeno ploščo, ki se nosi v kombinaciji z varnostnim telovnikom. Nova podloga First Armor je narejena iz Dyneema HB212. Ta kompozitni laminat na osnovi UHMWPE je odličen za lahke in trajne obrambne sisteme, ustvarjene s tehnologijo DYNEEMA Force Multiplier.
First Armor bo kmalu ponudil več vrst sistemov za zaščito telesa, ki temeljijo na različnih visoko zmogljivih materialih, ki jih je razvila DYNEEMA.
V začetku lanskega leta je drugi partner DSM, Point Blank Enterprises, predstavil svoj sistem zaščite telesa ALPHA ELITE Black, s čimer je razširil linijo izdelkov ALPHA ELITE. "Najnovejši model zaščite osebnega orožja ALPHA ELITE Black je napredek pri prejšnjem izdelku, saj z enako stopnjo zaščite zmanjša težo za 17%," so v sporočilu za javnost zapisali v družbi. Obleka ALPHA ELITE Black uporablja novo generacijo tehnologije DYNEEMA Force Multiplier iz DSM.
RUAG prav tako ne zaobide nobene organizacije na tem področju, ki si prizadeva za obojestransko koristno sodelovanje. Tiskovni predstavnik podjetja RUAG je pojasnil, da podjetje »redno pregleduje trg za nove modele in materiale; Ponosni smo na kakovost naših testov in testov, ki jih izvajamo za natančno določanje zaščitnih lastnosti materialov. To omogoča podjetju RUAG, da prilagodi zaščitne rešitve za vsako vozilo in grožnjo po optimalni teži in ceni."
G. Riu iz QNA je komentiral: »Razvili smo trdne odnose z nekaterimi vodilnimi proizvajalci napredne keramike, balističnih materialov in kompozitnih vlaken. Izkoriščanje teh povezav nam omogoča oblikovanje in dostavo izdelkov, ki presegajo konkurente."
DuPont je še en dobavitelj, ki je vzpostavil "močan položaj" pri dobavi materiala za različne aplikacije. Na primer, tehnologija sintetičnih vlaken Kevlar najde široko paleto aplikacij - različne oklepe, vložke, čelade, zaščito okončin in oklep vozila. Vsi ti izdelki povečujejo stopnjo preživetja osebja, medtem ko potrošniki prejemajo zaščitne materiale različnih stopenj "mehkobe" ali "trdote" (pogosti izrazi v tem sektorju). "Mehka zaščita se nanaša na telovnike in druge elemente opreme, ki so pogosto narejeni iz tkanin in drugih fleksibilnih struktur za izboljšanje prileganja, udobja in mobilnosti uporabnikov," je pojasnil Joseph Hovanek, glavni tehnolog pri podjetju DuPont Protection Solutions. "Trda zaščita se nanaša na trdnejše kompozitne strukture, kot so vložki, čelade in komponente za zaščito vozil, za katere DuPont poleg kevlarja ponuja polietilenske plošče iz tensilona."
Hovanek je spregovoril o enem vidiku DuPontovega poslovnega modela in opozoril, da podjetje dobavlja vlakna, tkanine in druge strukture od Kevlarja vodilnim proizvajalcem jopičev, čelad in oklepnih vozil, ki te materiale uporabljajo pri oblikovanju in izdelavi svojih izdelkov. Strokovnjak za industrijo je dodal: "Osredotočeni smo na razvoj lokaliziranih rešitev, pri čemer vodilni proizvajalci sodelujejo s štirimi večjimi tehničnimi centri v različnih državah."
Poleg QNA in drugih prej omenjenih podjetij, ki dobavljajo izdelke različnim končnim uporabnikom, obstaja še eno podjetje, ki deluje na več sorodnih področjih. Combat Clothing Australia (CCA) Protect je svetovni dobavitelj obrambe in zaščite z bogatimi izkušnjami pri oblikovanju in izdelavi balistične zaščite za ljudi, kopenske platforme in letalstvo. Komercialni direktor podjetja Lee O'Shea je opozoril, da je "CCA Protect aktiven na trgih Avstralije, ZDA, Hongkonga, Malezije, Singapurja, Združenih arabskih emiratov, Nove Zelandije in Papue Nove Gvineje."
CCA Protect zlasti dobavlja trde in mehke sisteme zaščite karoserije do stopnje IV ter oklep vozila, ki lahko prenese protitankovske granate. O'Shea je nadaljeval: »Napredne oklepne rešitve CCA Protect so bile izbrane za balistično zaščito helikopterjev avstralskih oboroženih sil UH-60 BLACKHAWK in CH-47 CHINOOK. Proizvodni obrat CCA Protect omogoča izdelavo velikih enojnih oklepnih plošč, zaradi česar so idealne za avstralski projekt Land 400 Phase 2. V okviru tega projekta bo Avstralija posodobila in posodobila svojo floto bojnih izvidniških vozil.
Za izpolnitev zahtev svojih tujih strank CCA Protect izvaja temeljito analizo rešitev, da bi dosegel ravnovesje med stroški, mobilnostjo, zaščito in težo. O'Shea je zaključil z besedami: »Hitro spreminjajoči se bojni prostor nenehno spodbuja inovacije v industriji balistične obrambe. Sodobne proizvodne zmogljivosti in izkušeni inženirji CCA Protect omogočajo soočanje s temi kompleksnimi izzivi. Kombinacija naprednih kompozitov in edinstvenih tehnik lepljenja ustvarja ultra lahke, trpežne in tanke zaščitne materiale."
Švicarsko podjetje Garant razvija sodobne rešitve balistične zaščite FirmLiner in FlexLiner za različne vrste aplikacij. Poleg uporabe najnovejših materialov, ki izhajajo iz intenzivnih raziskovalnih in razvojnih dejavnosti, ima Garant tudi bogate izkušnje, pridobljene z dolgoročnimi programi v sodelovanju z dobavitelji materiala in končnimi uporabniki. Priljubljeni in široko uporabljeni materiali vključujejo para-aramid, polietilen, polipropilen in steklena vlakna.
Prozorna spinel keramika za pomorsko uporabo
Prozoren spinel (MgAl2O4) je trenutno najprimernejši material za uporabo v različnih pomorskih in drugih obrambnih aplikacijah. Gre za kristalni material s kubično rešetko, ki se vse pogosteje uporablja za zaščito različnih ladijskih sistemov, vključno s senzorji, obrambnimi in "pametnimi" materiali in orožjem.
Poleg visoke trdnosti ima spinelna keramika odlično prepustnost od ultravijoličnih žarkov (0,2 μm) do srednje infrardeče svetlobe (5 μm). Za optronske jambore jedrskih podmornic ameriške mornarice razreda VIRGINIA se uporablja enojno steklo spinel, ki poveča preživetje in znatno zmanjša stroške vzdrževanja in življenjskega cikla. Pred tem sta bila na optoelement L-3 KEO nameščena silicijevo steklo in kristalni germanij za prenos vidne svetlobe in žarkov v srednjem infrardečem območju spektra. Oba materiala pa sta se izkazala za premalo močna in nagnjena k poškodbam, kljub temu, da je bila njihova debelina 3, 8 cm. Težava je bila, kako narediti okno iz debele spinele. Po raziskavah ima spinel keramika debeline 3,8 cm, katere proizvodni proces temelji na vročem stiskanju, zelo dobre optične lastnosti.
Most ameriškega uničevalca razreda ZUMWALT (DDG 1000) je opremljen tudi z velikimi okni visoke trdnosti, ki prenašajo vidno svetlobo in infrardeče valove z valovno dolžino 5 mikronov in ki morajo prenesti udarce valov do 0,56 kg / cm2. Ker se postopek vročega stiskanja poveča na velike dimenzije, je možno okno iz enega velikega dela spinela. Nasprotno pa se lahko proizvede z difuzijo robov, ki združi dve ali več majhnih oken v eno. Oddelek za uporabno optiko ameriškega raziskovalnega laboratorija mornarice (NRL) je dokazal izvedljivost obeh pristopov.
Laboratorij je ugotovil, da je tradicionalna metoda visokotemperaturne rasti iz taline (> 2000 ° C) iz monokristalnega spinela težko izdelati pločevino z dimenzijami več kot nekaj milimetrov. V postopku reševanja tega problema je NRL ugotovil, da je slaba kakovost komercialne spinelne keramike posledica neenakomernega mešanja sintranega aditiva (litijevega fluorida) s spinelnim prahom, kar vodi v poroznost in ujetje (ostanek v končnem izdelku) tega dodatka za sintranje. Znanstveniki na NRL so razvili patentiran postopek za enakomerno premazovanje vsakega delca spinelnega prahu s sintrativnim dodatkom, ki omogoča odstranitev dodatka med postopkom vročega stiskanja pri temperaturi okoli 1600 ° C. Po podatkih NRL to omogoča proizvodnjo popolnoma stisnjene, enakomerno prozorne spinelne keramike z visokimi optičnimi lastnostmi, medtem ko je postopek prilagodljiv in omogoča izdelavo velikih oken.
Zasnovan za težka okolja
Prozorna keramika spinel se uporablja tudi v drugih obrambnih aplikacijah. Med njimi so laserji velike moči, ki se razvijajo za orožje z usmerjeno energijo. Z optičnega vidika je eno najbolj problematičnih mest izhodna leča (okno), saj steklo za take sisteme nima dovolj dobrih toplotnih, optičnih in mehanskih lastnosti. Razlog je v tem, da imajo steklena okna zelo nizko toplotno prevodnost, kar vodi do toplotnega udara. Nizka trdnost stekla prav tako otežuje uporabo v agresivnem okolju, pravijo znanstveniki NRL. Po drugi strani pa vrhunska trdnost spinela omogoča uporabo v težkih okoljih, visoka trdnost pa omogoča tanjša okna, kar zmanjšuje težo. NRL je razvila ultračisto tehnologijo spinelnega prahu, ki je bila uporabljena za izdelavo spinel keramike z rekordno nizko absorpcijsko izgubo 6 ppm (deli na milijon) / cm pri valovni dolžini 1,06 μm.
Vrhunska optična kakovost spinel keramike se uporablja tudi za izdelavo trpežnih toplotno prozornih oblog za infrardeče rakete. Po odprtih virih so obstoječi materiali, na primer kristalni silicij, krhki in ne zagotavljajo prenosa vidne svetlobe. Drugi material, safir (a-Al2O3), ima omejeno prepustnost pri valovni dolžini 5 µm. Safir je izjemno odporen na mehanske poškodbe, saj ima izjemno trdoto (9 na Mohsovi lestvici); je najtrši material po diamantu in silicijevem karbidu (a-SiC). Toda spinel odlično prenaša vidno svetlobo in ima boljšo prepustnost v primerjavi s safirjem pri dolžini 5 mikronov. Da bi dokazali praktično uporabo spinela, so znanstveniki na NRL spremenili postopek vročega stiskanja in iz tega materiala uspešno izdelali obloge.
Razpoložljivost spinelne keramike z visokimi optičnimi lastnostmi bo omogočila tudi izdelavo lahkih ščitnikov in zaščitnih očal za osebno zaščito pred IED -i, pa tudi konformnih oken za nadzorne sisteme. Raziskave leta 2013 so pokazale, da je spinel iz magnezijevega aluminijevega oksida odličen kandidat za zunanje utrjene prozorne plasti oklepa. Raziskovalci, ki so sistematično raziskovali drobljenje treh vrst spinelne keramike, so pokazali, da je način razdrobljenosti eden od ključnih parametrov, ki vplivajo na balistično odpornost keramike.
