Fältet med skyddande material är enormt och växer snabbt. Nya material utökar den tekniska grunden för personalskyddssystem och vapenplattformar. Samtidigt förändras affärspraxis och går bort från exklusiva leverantörer och andra traditionella mönster som är gemensamma för branscher som försvar och säkerhet
Branschen försöker snabbt svara på de växande behoven hos militära kunder, inte bara för att "lätta på belastningen", utan också för att utveckla lika viktiga egenskaper hos nya skyddsmaterial och rustningskyddssystem.
Detta kan bekräftas med ord från chefen för kroppsskyddsavdelningen vid DSM Dyneema, Marco Manik, som i en av sina intervjuer sa:”Vi producerar den starkaste konstgjorda fibern, och det här är DYNEEMA-fiber”.
Branschexperten har kategoriserat DSM: s säkerhetslösningar som en”ny våg eller generation av ballistiskt skydd”. Företagets erbjudanden, som han kallar "kompromisslös teknisk excellens", kombinerar lätta material och överlägsen prestanda, ger komfort tillsammans med andra kvalitetsfunktioner och ger kunderna "allt de behöver för att få saker gjorda."
Manik framhöll DYNEEMA fiberbaserat HB-laminat som ett av de tekniska genombrotten inom ballistiska skyddssystem. Faktum är att "DYNEEMA HB -fiber inte bara är 15 gånger starkare än stål, utan har ett antal egenskaper som verkligen är efterfrågade, som vi ägnar stor uppmärksamhet åt", framhöll han, och när han fick frågan om vad kunderna i detta område främst vill ha, han svarade att "de vill ha allt lättare alternativ för sin utrustning."
Sherrill Ingstad, chef för avancerad keramik på ZM håller med honom:”Vi ser stor efterfrågan i USA och andra länder på lättskyddssystem, och det är här våra ansträngningar är koncentrerade idag. Vi strävar efter att finjustera alla aspekter av vårt arbete-från proprietär materialteknik och FoU till vår personalstyrning och förfining av tillverkningsprocesser-för att tillhandahålla lätta system som minskar bördan för militären samtidigt som den ger den nödvändiga skyddsnivån."
Som talesman för Ceradyne (del av ZM) meddelade Ingstad att mer än två miljoner skottsäkra västinsatser och mer än 100 000 förbättrade stridshjälmar (ESN) har levererats till den amerikanska militären hittills.
Trots sin relativt lilla massa ger ESN "en högre nivå av kula- och fragmenteringsskydd än någon annan stridshjälm i historien", sa Ingstad. "Jämfört med andra hjälmar med samma vikt i tjänst, ökar ESN nivån på anti-bullet och anti-fragmentering skydd med mer än 35%."
De första ECH -hjälmarna gick i tjänst med den amerikanska militären 2014.
Ceradynes portfölj av personlig skyddsutrustning innehåller också ESAPI (förbättrat skydd för handeldvapen) lätt, förbättrat handtag för skydd av handeldar för att skydda bålen från handeldeld. Insatser finns i olika storlekar och passar in i speciella inre delar av kroppspansar för militär personal av båda könen. "Vi levererar skottsäkra västinsatser till Department of Defense Logistics Support, som sedan hanterar order för varje enskild enhet", säger en talesman för Ceradyne.
Företaget levererar moderna ESAPI skyddskär i olika vikter. Det nuvarande kontraktet från det amerikanska försvarsdepartementet tillhandahåller leverans av ultrasmå, små och medelstora skär, vars massa varierar från mindre än 2 kg till nästan 2,5 kg. Ceradyne erbjuder också stora och extra stora insatser för kroppspansar, som är något tyngre.
Ceradyne började leverera skär en månad före schemat i juni förra året. I enlighet med det måste företaget slutföra leveranser för denna order i slutet av 2017.
Skydd av fordon och deras besättningar
Företrädaren för RUAG Defense-företaget gav sin bedömning av problemen och uppgifterna inom skyddsmaterial för fordon, som i själva verket går ut på att hitta en kompromiss mellan ekonomisk lönsamhet och maximal möjlig viktminskning (terrängkryssning landets förmåga, flyglyft, etc.), och även lösningar som säkerställer skyddet av besättningar och fordonen själva från en mängd hot, mer dynamiska och dödligare. RUAG Defense kommenterade också:”Uppenbarligen skiljer sig specifika behov från scenario till scenario, men du försöker alltid hitta den perfekta balansen mellan skyddsnivåer och rörlighet. De som pratar om hotens flyktighet har rätt, men vi utforskar ständigt nya idéer inom material- och designlösningar."
Vidare noterade representanten för RUAG de suddiga gränserna mellan scenarier med moderna hot och de utmaningar som dessa scenarier innebär för leverantörer av material och säkerhetssystem.”Hotscenarier är nu inte lika bestämda som tidigare. Skillnaden mellan symmetriska och asymmetriska militära operationer suddas ut för våra ögon, nu behöver vi hybridlösningar som kan täcka ett mycket större antal hot."
RUAG strävar efter att möta dagens globala utmaningar och utvecklar skyddssatser för en mängd olika fordon, från lätta 4x4 -pansarfordon till stridsvagnar som LEOPARD 2, och i detta avseende expanderar företagets portfölj inom denna sektor ständigt.
Sedan fortsatte representanten för det schweiziska företaget:”För tyska BMP PUMA tillhandahåller vi gruvskydd tillsammans med andra skyddskomponenter. RUAG har tagit på sig utvecklingen av ett omfattande gruvskydd, skydd mot IED (improviserade sprängladdningar) och pansargenomträngande projektiler för österrikiska och belgiska pansarfordon. Produktion och leverans av våra Roof PRO ballistiska kit för huvudtillverkaren pågår för fullt."
Alcoa Defence Vice President Margaret Cosentino noterade en annan parallell och något konkurrerande trend inom fordonsskydd. Enligt henne ägnades tidigare mycket uppmärksamhet åt ytterligare rustning av fordon som deltog i operationer i Irak och Afghanistan, och nu går det tillbaka till hastighet, manövrerbarhet och manövrerbarhet som funktioner för att öka stridsöverlevnad.”Till exempel, i specialoperationer, används ultralätta fordon för stridsgrupper. Alcoa arbetar med den amerikanska arméns vetenskapliga samhälle genom sitt nya Mobile Protected Firepower-program för att få så mycket information som möjligt om innovativa material och välja teknik för ett säkert högprecisions direkt eldsystem.”
Alcoa Defences produkter förlänger livscykeln för militära fordon, med en produktportfölj för både befintliga och nya fordon. Faktum är att Alcoas multikomponentprodukter, inklusive de som tillverkas genom extrudering, stansning, gjutning och ett komplett sortiment av rullade produkter, finns på taktiska hjulfordon och markstridsfordon, allt från aluminiumpansar på HMWWV -jeepar (som en reaktion på IED) och tunga terrängbilar. HEMTT, och slutar med aluminiumkomponenter för nya plattformar, till exempel JLTV-pansarbilen.
”För det första använder Alcoa Defense ett mycket brett spektrum av material i sin verksamhet, eftersom vår verksamhet är lika mellan aluminium-, titan- och nickelprodukter, vilket gör att vi kan arbeta med militären och de viktigaste tillverkarna av slutprodukter för att få fram rätt material, legering och värmebehandling för att uppfylla kraven för speciella uppgifter, - förklarade Cosentino.”För det andra fokuserar vi på full vertikal integration, från material till produktform, till bearbetning och slutmontering. Att förbättra Alcoas effektivitet hjälper våra kunder att bli mer effektiva och mer konkurrenskraftiga.”
En annan leverantör av försvarssystem för militära fordon är QinetiQ North America (QNA). LAST Armor Spall Liner anti-splinter liners är installerade på olika amerikanskt tillverkade MRAP-fordon, och dess energiabsorberande BlastRide-säten är installerade i BMP och pansarbärare i olika länder. Jeff Riu, chef för Survivability Systems på företaget kommenterade:”Dessutom är våra passiva Q-NET RPG-skyddslösningar installerade på mer än 13 000 fordon världen över, till exempel ger de skydd för maskiner som MAXXPRO, PL-ATU, HEMMT och STRYKER, samt plattformar från andra länder. Q-NET-skyddssystemet har potential att installeras på vissa varianter av JLTV-pansarfordon från den amerikanska armén och marinkåren."
QNA utvecklar också personlig skyddsutrustning för flygplan och helikoptrar, där Riu också delar några av sitt företags hemliga såserecept, som ska tillgodose sina kunders behov när det gäller kostnad, vikt och egenskaper hos slutprodukten för att ge dem den bästa möjliga lösningen.”Vi har uppnått detta genom att arbeta med en mängd olika överlägsna material, inklusive valsat rustningsstål, olika typer av keramik och de senaste ballistfibrerna av hög kvalitet. Vi arbetar också outtröttligt för att utveckla innovativa nya lösningar som våra energiabsorberande säten och vår BlastPro blastdämpningsteknik.”
Samarbete och partnerskap
Ett av de heta ämnena i diskussionen bland säkerhetsmaterialaffären rör avtal med flera leverantörer och andra partners (i vissa fall hundratals organisationer) utöver de exklusiva partnerskapsavtal som är vanliga inom andra segment av försvarsmarknaden.
Med hjälp av sitt företags exempel berättade Marko Manik om DSM: s önskan att förnya och optimera ny teknik i sitt partnernätverk och om interna investeringar i forskning och utveckling.
DSM föredrar partners inom försvars- och närliggande säkerhetssektorer, och några av dessa partners har ett starkare förhållande till DSM på grund av deras förmåga att förnya sig.”Om vi har en partner som har förmågan att förnya sig snabbare än någon annan, så har han en fördel, för utöver våra produkter finns det också slutprodukter. Det är därför vi måste arbeta med partners som till viss del överensstämmer med vår innovationshastighet, säger Manik.
DSM Dyneemas senaste affärspartner är First Armor, ett dotterbolag till KADDB Investment Group. I juni 2016 avslöjade First Armor en lätt vadderad panel som bärs i kombination med en säkerhetsväst. Det nya First Armor -fodret är tillverkat av Dyneema HB212. Detta UHMWPE-baserade kompositlaminat är utmärkt för lätta, hållbara försvarssystem som skapats med DYNEEMA Force Multiplier-tekniken.
First Armour kommer snart att erbjuda flera typer av kroppsskyddssystem baserade på olika högpresterande material som utvecklats av DYNEEMA.
I början av förra året introducerade en annan DSM -partner, Point Blank Enterprises, sitt ALPHA ELITE Black -kroppsskyddssystem och utökade ALPHA ELITE -produktserien. "Den nyaste ALPHA ELITE Black, en modell för skydd av handeldvapen, är en förbättring mot den tidigare produkten eftersom den minskar vikten med 17% med samma skyddsnivå", säger företaget i ett pressmeddelande. ALPHA ELITE Black -kroppspansar använder den nya generationens DYNEEMA Force Multiplier -teknik från DSM.
RUAG går inte heller förbi någon organisation på detta område och strävar efter ett ömsesidigt fördelaktigt samarbete. En talesman för RUAG förklarade att företaget”regelbundet undersöker marknaden för nya mönster och material; och vi är stolta över kvaliteten på våra tester och de tester vi utför för att exakt bestämma materialens skyddande egenskaper. Detta gör att RUAG kan skräddarsy skyddslösningar till alla fordon och hot till en optimal vikt och kostnad.”
QNA: s Riu kommenterade:”Vi har utvecklat starka relationer med några av de ledande tillverkarna av avancerad keramik, ballistiska material och kompositfibrer. Genom att utnyttja dessa anslutningar kan vi designa och leverera produkter som överträffar våra konkurrenter.”
DuPont är en annan leverantör som har etablerat en "stark position" när det gäller materialförsörjning för en mängd olika applikationer. Till exempel hittar Kevlar -teknik för syntetfiber en mängd olika applikationer - olika karosseripanser, insatser, hjälmar, lemskydd och fordonspansar. Alla dessa produkter ökar personalens överlevnadsnivå, medan konsumenterna får skyddsmaterial av olika grad av "mjukhet" eller "hårdhet" (vanliga termer inom denna sektor). "Mjukt skydd avser västar och annan utrustning, som ofta är tillverkade av tygfibrer och andra flexibla strukturer för att förbättra passform, komfort och rörlighet för bärare", förklarade Joseph Hovanek, chefsteknolog på DuPont Protection Solutions. "Hårt skydd avser de tuffare kompositstrukturerna, till exempel skär, hjälmar och fordonsskyddskomponenter, för vilka DuPont erbjuder Tensylon -polyetenplåt utöver Kevlar."
Hovanek talade om en aspekt av DuPonts affärsmodell och noterade att företaget levererar fibrer, tyger och andra strukturer från Kevlar till ledande väst-, hjälm- och pansarfordonstillverkare som använder dessa material vid design och tillverkning av sina produkter. Branschexperten tillade: "Vi fokuserar på att utveckla lokaliserade lösningar, med ledande tillverkare som arbetar med fyra av våra stora tekniska centra i olika länder."
Förutom QNA och de andra tidigare nämnda företagen som levererar produkter till olika slutanvändare finns det ett annat företag som är verksamt inom flera närliggande områden. Combat Clothing Australia (CCA) Protect är en global försvars- och säkerhetsleverantör med stor erfarenhet av design och tillverkning av ballistiskt skydd för människor, markplattformar och luftfart. Företagets kommersiella chef, Lee O'Shea, noterade att "CCA Protect är aktivt på marknaderna i Australien, USA, Hong Kong, Malaysia, Singapore, Förenade Arabemiraten, Nya Zeeland och Papua Nya Guinea."
I synnerhet levererar CCA Protect hårda och mjuka kroppsskyddssystem upp till nivå IV, samt fordonspansar som klarar tankskydd. O'Shea fortsatte:”CCA Protects avancerade rustningslösningar har valts ut för att ge ballistiskt skydd för de australiensiska väpnade styrkorna UH-60 BLACKHAWK och CH-47 CHINOOK helikoptrar. CCA Protects tillverkningsanläggning möjliggör tillverkning av stora enkelpansarade paneler, vilket gör dem idealiska för Australiens Land 400 Phase 2 -projekt.” Som en del av detta projekt kommer Australien att uppdatera och modernisera sin flotta av stridsspaningsfordon.
För att möta sina utländska kunders krav gör CCA Protect en grundlig analys av lösningar för att uppnå en balans mellan kostnad, rörlighet, skydd och vikt. O'Shea avslutade med att säga:”Det snabbt föränderliga stridsutrymmet driver ständigt innovation inom den ballistiska försvarsindustrin. CCA Protects toppmoderna produktionsanläggningar och erfarna ingenjörer gör det möjligt att möta dessa komplexa utmaningar. Kombinationen av avancerade kompositer och unika bindningstekniker skapar ultralätta, hållbara och tunna skärmningsmaterial.”
Det schweiziska företaget Garant utvecklar moderna ballistiska skyddslösningar FirmLiner och FlexLiner för olika typer av applikationer. Tillsammans med användningen av det senaste materialet från intensiva forsknings- och utvecklingsaktiviteter har Garant också en stor erfarenhet från långsiktiga program i samarbete med materialleverantörer och slutanvändare. Populära och mycket använda material inkluderar para-aramid, polyeten, polypropen och glasfiber.
Transparent spinellkeramik för marina applikationer
Transparent spinel (MgAl2O4) är för närvarande det föredragna materialet för användning i en mängd olika marina och andra försvarsapplikationer. Det är ett kristallint material med ett kubikgitter, som alltmer används för att skydda olika fartygssystem, inklusive sensorer, defensiva och "smarta" material och vapen.
Förutom sin höga hållfasthet har spinellkeramiken utmärkt transmittans från ultravioletta strålar (0,2 μm) till mitten av infrarött (5 μm). För de optroniska masterna i den amerikanska marinens kärnkraftsubåtar i VIRGINIA-klass används ett enda spinellglas, vilket ökar överlevnaden och avsevärt minskar underhålls- och livscykelkostnaderna. Tidigare installerades kiselglas och kristallint germanium på L-3 KEO optokopplingsmast för att överföra synligt ljus och strålar i mitten av det infraröda området i spektrumet. Båda dessa material visade sig dock vara otillräckligt starka och utsatta för skador, trots att deras tjocklek var 3, 8 cm. Problemet var hur man gör fönstret av tjock spinel. Enligt forskning har spinellkeramik med en tjocklek av 3,8 cm, vars tillverkningsprocess är baserad på varmpressning, mycket goda optiska egenskaper.
Bron till den amerikanska förstöraren i ZUMWALT-klass (DDG 1000) är också utrustad med stora höghållfasta fönster som överför synligt ljus och infraröda vågor med en våglängd på 5 mikron och som måste tåla vågpåverkan på upp till 0,56 kg / cm2. När varmpressningsprocessen skalas till stora dimensioner kan brofönstret tillverkas av en stor bit spinel. Omvänt kan den produceras genom kantdiffusion som förenar två eller flera små fönster till ett. Avdelningen Applied Optics vid US Navy Research Laboratory (NRL) har visat att båda dessa tillvägagångssätt är genomförbara.
Laboratoriet noterade att den traditionella metoden för högtemperaturtillväxt från en smälta (> 2000 ° C) från enkristallspinel är svår att göra ett ark med dimensioner på mer än några millimeter. I processen för att lösa detta problem fastställde NRL att den dåliga kvaliteten på kommersiell spinellkeramik beror på ojämn blandning av sintringstillsatsen (litiumfluorid) med spinelpulvret, vilket leder till porositet och infångning (rester i slutprodukten) av denna sintringsadditiv. Forskare vid NRL har utvecklat en patenterad process för att enhetligt belägga varje partikel spinellpulver med en sintringstillsats, vilket gör att tillsatsen kan avlägsnas under varmpressningsprocessen vid en temperatur av cirka 1600 ° C. Enligt NRL möjliggör detta produktion av helt komprimerad, enhetligt transparent spinellkeramik med höga optiska egenskaper, medan processen är skalbar och möjliggör produktion av stora fönster.
Designad för tuffa miljöer
Transparent spinellkeramik används också i andra försvarsapplikationer. Bland dem finns högeffektslasrar som utvecklas för riktade energivapen. Ur optisk synvinkel är en av de mest problematiska platserna utgångslinsen (fönstret), eftersom glas för sådana system inte har tillräckligt goda termiska, optiska och mekaniska egenskaper. Anledningen är att glasfönster har en mycket låg värmeledningsförmåga som leder till termisk chock. Glasets låga hållfasthet gör det också svårt att använda i aggressiva miljöer, enligt NRL -forskare. Å andra sidan tillåter spinellens överlägsna styrka att den kan användas i tuffa miljöer, och dess höga hållfasthet möjliggör tunnare fönster, vilket minskar vikten. NRL har utvecklat en ultrarent spinellpulverteknik som har använts för att tillverka spinellkeramik med en rekordlåg absorptionsförlust på 6 ppm (delar per miljon) / cm vid en våglängd på 1,06 μm.
Spinelkeramik av hög optisk kvalitet används också för att göra hållbara värmetransparenta radomer för infraröda missiler. Enligt öppna källor är befintliga material, såsom kristallint kisel, sköra och ger inte överföring av synligt ljus. Ett annat material, safir (a-Al2O3) har begränsad överföring vid en våglängd på 5 µm. Safir är extremt motståndskraftig mot mekanisk skada, eftersom den har en anmärkningsvärd hårdhet (9 på Mohs -skalan); det är det hårdaste materialet efter diamant och kiselkarbid (a-SiC). Men spinell överför perfekt synligt ljus och har en bättre transmittans jämfört med safir vid en längd av 5 mikron. I ett försök att demonstrera spinellens praktiska användbarhet, ändrade forskare vid NRL processen för hetpressning och tillverkade framgångsrikt fairings av detta material.
Tillgängligheten av spinellkeramik med höga optiska egenskaper kommer också att tillåta tillverkning av lätta sprängskydd och skyddsglasögon för personligt skydd mot IED, samt konforma fönster för övervakningssystem. Forskning 2013 visade att magnesium -aluminiumoxid -spinell är en utmärkt kandidat för yttre härdade transparenta pansarlager. Forskare som systematiskt har undersökt fragmenteringen av tre typer av spinellkeramik har visat att fragmenteringsläget är en av de viktigaste parametrarna som påverkar keramikens ballistiska motstånd.
