Beskyttelsesmaterialer er enorme og vokser hurtigt. Nye materialer udvider det teknologiske grundlag for personalebeskyttelsessystemer og våbenplatforme. Samtidig ændrer forretningspraksis sig og bevæger sig væk fra eksklusive leverandører og andre traditionelle mønstre, der er fælles for brancher som forsvar og sikkerhed
Industrien forsøger hurtigt at reagere på de voksende behov hos militære kunder, ikke kun for at "lette belastningen", men også for at udvikle lige så vigtige egenskaber ved nye beskyttelsesmaterialer og rustningssikringssystemer.
Dette kan bekræftes af ordene fra chefen for kropsbeskyttelsesafdelingen ved DSM Dyneema, Marco Manik, der i et af sine interviews sagde: "Vi producerer den stærkeste menneskeskabte fiber, og dette er DYNEEMA fiber".
Brancheeksperten har kategoriseret DSM's sikkerhedsløsninger som en "ny bølge eller generation af ballistisk beskyttelse". Virksomhedens tilbud, som han kalder "kompromisløs teknologisk ekspertise", kombinerer lette materialer og overlegen ydeevne, giver komfort sammen med andre kvalitetsfunktioner og giver kunderne "alt, hvad de har brug for for at få tingene gjort."
Manik fremhævede DYNEEMA fiberbaseret HB-laminat som et af de teknologiske gennembrud inden for ballistiske beskyttelsessystemer. Faktisk er "DYNEEMA HB -fiber ikke kun 15 gange stærkere end stål, men har en række egenskaber, der virkelig er efterspurgte, som vi er meget opmærksomme på," understregede han, og da han blev spurgt, hvad kunder i dette område primært ønsker, han svarede, at "de vil have stadig lettere muligheder for deres udstyr."
Sherrill Ingstad, chef for avanceret keramik i ZM er enig med ham:”Vi ser stor efterspørgsel i USA og andre lande på letvægtsbeskyttelsessystemer, og det er her vores indsats er koncentreret i dag. Vi bestræber os på at finjustere alle aspekter af vores arbejde-fra proprietær materialeteknologi og R&D til vores arbejdsstyrkes tilpasning og forfining af fremstillingsprocesser-til at levere lette systemer, der reducerer byrden for militæret og samtidig yder det nødvendige beskyttelsesniveau."
Som talsmand for Ceradyne (en del af ZM) meddelte Ingstad, at der til dato er blevet leveret mere end to millioner skudsikre vestindsatser og mere end 100.000 forbedrede kamphjelme (ESN) til det amerikanske militær.
På trods af sin relativt lille masse giver ESN "et højere niveau af kugle- og fragmenteringsbeskyttelse end nogen anden kamphjelm i historien," sagde Ingstad. "Sammenlignet med andre hjelme af samme vægt i drift øger ESN niveauet for beskyttelse mod kugler og fragmentering mod mere end 35%."
De første ECH -hjelme trådte i tjeneste med det amerikanske militær i 2014.
Ceradynes portefølje af personlige værnemidler inkluderer også ESAPI (forbedret håndtag til håndvåben) letvægts, forbedret beskyttelsesindsats til håndvåben for at beskytte torsoen mod brand i håndvåben. Indsatser fås i forskellige størrelser og passer til særlige indvendige sektioner af kropspanser til militærpersonale af begge køn. "Vi leverer skudsikre vestindsatser til Department of Defense Logistics Support, som derefter håndterer ordrer for hver enkelt enhed," sagde en Ceradyne -talsmand.
Virksomheden leverer moderne ESAPI beskyttelsesindsatser i forskellige vægte. Den nuværende kontrakt fra det amerikanske forsvarsministerium giver levering af ultrasmå, små og mellemstore skær, hvis masse varierer fra mindre end 2 kg til næsten 2,5 kg. Ceradyne tilbyder også store og ekstra store skær til kropspanser, som er lidt tungere.
Ceradyne begyndte at sende indsatser en måned før planen i juni sidste år. I overensstemmelse hermed skal virksomheden gennemføre leverancer til denne ordre i slutningen af 2017.
Beskyttelse af køretøjer og deres besætninger
Repræsentanten for RUAG Defence-selskabet gav sin vurdering af problemerne og opgaverne inden for beskyttelsesmaterialer til køretøjer, som faktisk går ud på at finde et kompromis mellem økonomisk rentabilitet og den maksimalt mulige vægtreduktion (off-road cross- landsevne, luftlift osv.), og også løsninger, der sikrer beskyttelse af mandskaber og køretøjerne selv mod en lang række trusler, mere dynamiske og mere dødelige. RUAG Defense kommenterede også:”Det er klart, at specifikke behov er forskellige fra scenario til scenario, men du forsøger altid at finde den perfekte balance mellem beskyttelsesniveauer og mobilitet. De, der taler om truslernes volatilitet, har ret, men vi undersøger hele tiden nye ideer inden for materialer og designløsninger."
Ydermere bemærkede repræsentanten for RUAG, at grænserne mellem scenarier for moderne trusler og de udfordringer, som disse scenarier udgør for leverandører af materialer og sikkerhedssystemer, udvisker.”Truselscenarier er nu ikke så klare som før. Skelnen mellem symmetriske og asymmetriske militære operationer er ved at sløre for vores øjne, nu har vi brug for hybridløsninger, der kan dække en meget bredere vifte af trusler."
RUAG bestræber sig på at imødekomme de nuværende globale udfordringer og udvikler beskyttelsessæt til en lang række køretøjer, fra lette 4x4 -pansrede køretøjer til hovedkamptanke som LEOPARD 2, og i denne forbindelse udvides virksomhedens portefølje i denne sektor konstant.
Derefter fortsatte repræsentanten for det schweiziske selskab:”For det tyske BMP PUMA leverer vi minebeskyttelse sammen med andre beskyttelseskomponenter. RUAG har påtaget sig udviklingen af omfattende minebeskyttelse, beskyttelse mod IED'er (improviserede eksplosive anordninger) og panserbrydende projektiler til østrigske og belgiske pansrede køretøjer. Produktion og levering af vores Roof PRO ballistiske sæt til hovedproducenten er i fuld gang."
Alcoa Defence vicepræsident Margaret Cosentino bemærkede en anden parallel og lidt konkurrerende tendens inden for køretøjsbeskyttelse. Ifølge hende blev der tidligere meget opmærksomhed lagt på yderligere rustning af køretøjer, der deltog i operationer i Irak og Afghanistan, og nu er der en tilbagevenden til hastighed, manøvredygtighed og manøvredygtighed som funktioner til at øge kampoverlevelsesevnen.”For eksempel i særlige operationer indsættes ultralette køretøjer til kampgrupper. Alcoa arbejder sammen med den amerikanske hærs videnskabelige samfund gennem sit nye Mobile Protected Firepower-program for at få så meget information som muligt om innovative materialer og vælge teknologi til et sikkert højpræcisions direkte ildsystem.”
Alcoa Defences produkter forlænger livscyklussen for militære køretøjer med en portefølje af produkter til både eksisterende og nye køretøjer. Alcoas multikomponentprodukter, herunder produkter fremstillet ved ekstrudering, stempling, støbning og et komplet udvalg af rullede produkter, findes på taktiske hjulkøretøjer og kampkøretøjer, der spænder fra aluminiumspanser på HMWWV -jeeps (som en reaktion på IED'er) og tunge terrængående lastbiler. HEMTT, og slutter med aluminiumskomponenter til nye platforme, såsom den pansrede JLTV-bil.
”For det første bruger Alcoa Defense en meget bred vifte af materialer i sine aktiviteter, fordi vores forretning er ligeligt opdelt mellem aluminium-, titanium- og nikkelprodukter, hvilket giver os mulighed for at arbejde med militæret og hovedproducenterne af slutprodukter for at opnå det rigtige materiale, legering og varmebehandling for at opfylde kravene til særlige opgaver, - forklarede Cosentino.”For det andet fokuserer vi på fuld vertikal integration, fra materiale til produktform, til bearbejdning og slutmontering. Forbedring af Alcoas effektivitet hjælper vores kunder med at blive mere effektive og mere konkurrencedygtige.”
En anden leverandør af forsvarssystemer til militære køretøjer er QinetiQ North America (QNA). LAST Armor Spall Liner anti-splinter liners er installeret på forskellige amerikanskfremstillede MRAP-køretøjer, og dets energiabsorberende BlastRide-sæder er installeret i BMP'er og pansrede personelbærere i forskellige lande. Jeff Riu, chef for Survivability Systems i virksomheden kommenterede: “Desuden er vores passive Q-NET RPG-beskyttelsesløsninger installeret på mere end 13.000 køretøjer verden over, for eksempel giver de beskyttelse til maskiner som MAXXPRO, PL-ATU, HEMMT og STRYKER, samt platforme fra andre lande. Q-NET-beskyttelsessystemet har potentiale til at blive installeret på nogle varianter af JLTV-pansrede køretøjer fra den amerikanske hær og marinekorps."
QNA udvikler også personligt beskyttelsesudstyr til fly og helikoptere, hvor Riu også deler nogle af hans virksomheds hemmelige sauceopskrifter, der fuldt ud skal imødekomme kundernes behov med hensyn til omkostninger, vægt og egenskaber ved det endelige produkt for at give dem den bedst mulige løsning.”Vi har opnået dette ved at arbejde med en række overlegne materialer, herunder valset rustningsstål, forskellige keramikgrader og de nyeste ballistiske fibre af høj kvalitet. Vi arbejder også utrætteligt på at udvikle innovative nye løsninger såsom vores energiabsorberende sæder og vores BlastPro blastdæmpningsteknologi.”
Samarbejde og partnerskab
Et af de varme emner i diskussionen blandt sikkerhedsmaterialeforretningen vedrører aftaler med flere leverandører og andre partnere (i nogle tilfælde hundredvis af organisationer) ud over de eksklusive partnerskabsaftaler, der er almindelige i andre segmenter af forsvarsmarkedet.
Ved hjælp af hans virksomheds eksempel talte Marko Manik om DSMs ønske om at innovere og optimere nye teknologier i sit partnernetværk og om interne investeringer i forskning og udvikling.
DSM foretrækker partnere i forsvaret og relaterede sikkerhedssektorer, og nogle af disse partnere har et stærkere forhold til DSM på grund af deres evne til at innovere.”Hvis vi har en partner, der har evnen til at innovere hurtigere end nogen anden, så har han en fordel, for udover vores produkter er der også slutprodukter. Derfor er vi nødt til at arbejde med partnere, der til en vis grad er i overensstemmelse med vores innovationshastighed,”sagde Manik.
DSM Dyneemas seneste forretningspartner er First Armor, et datterselskab af KADDB Investment Group. I juni 2016 afslørede First Armour et let polstret panel, der bæres i kombination med en sikkerhedsvest. Den nye First Armor -foring er lavet af Dyneema HB212. Dette UHMWPE-baserede kompositlaminat er fremragende til lette, holdbare forsvarssystemer, der er skabt ved hjælp af DYNEEMA Force Multiplier-teknologien.
First Armour vil snart tilbyde flere former for kropsbeskyttelsessystemer baseret på forskellige højtydende materialer udviklet af DYNEEMA.
I begyndelsen af sidste år introducerede en anden DSM -partner, Point Blank Enterprises, sit ALPHA ELITE Black kropsbeskyttelsessystem og udvidede ALPHA ELITE produktlinjen. "Den nyeste ALPHA ELITE Black, en model til beskyttelse af håndvåben, er en forbedring i forhold til det tidligere produkt, da det reducerer vægten med 17% med det samme beskyttelsesniveau," sagde virksomheden i en pressemeddelelse. ALPHA ELITE Black body -rustningen bruger den nye generation DYNEEMA Force Multiplier -teknologi fra DSM.
RUAG omgår heller ikke nogen organisation på dette område, der stræber efter gensidigt fordelagtigt samarbejde. En talsmand for RUAG forklarede, at virksomheden”regelmæssigt undersøger markedet for nye designs og materialer; og vi er stolte over kvaliteten af vores test og de tests, vi udfører for nøjagtigt at bestemme materialernes beskyttelsesegenskaber. Dette giver RUAG mulighed for at skræddersy beskyttelsesløsninger til ethvert køretøj og trusler til en optimal vægt og pris.”
QNA's Mr. Riu kommenterede: Vi har udviklet stærke relationer med nogle af de førende producenter af avanceret keramik, ballistiske materialer og kompositfibre. Ved at udnytte disse forbindelser kan vi designe og levere produkter, der overgår vores konkurrenter.”
DuPont er en anden leverandør, der har etableret en "stærk position" i levering af materiale til en række forskellige applikationer. For eksempel finder Kevlar syntetiske fiberteknologi en bred vifte af applikationer - forskellige karosseripanser, indsatser, hjelme, lembeskyttelse og rustning af køretøjer. Alle disse produkter øger personalets overlevelsesniveau, mens forbrugerne modtager beskyttelsesmateriale af varierende grad af "blødhed" eller "hårdhed" (fælles udtryk i denne sektor). "Blød beskyttelse refererer til veste og andet udstyr, som ofte er fremstillet af stoffibre og andre fleksible strukturer for at forbedre pasform, komfort og mobilitet for brugerne," forklarede Joseph Hovanek, chefteknolog hos DuPont Protection Solutions. "Hård beskyttelse refererer til de hårdere sammensatte strukturer, såsom skær, hjelme og køretøjsbeskyttelseskomponenter, som DuPont tilbyder Tensylon polyethylenplader ud over Kevlar."
Hovanek talte om et aspekt af DuPonts forretningsmodel og bemærkede, at virksomheden leverer fibre, stoffer og andre strukturer fra Kevlar til førende vest-, hjelm- og pansrede køretøjsfabrikanter, der bruger disse materialer til design og fremstilling af deres produkter. Brancheeksperten tilføjede: "Vi fokuserer på at udvikle lokaliserede løsninger, hvor førende producenter arbejder med fire af vores store tekniske centre i forskellige lande."
Ud over QNA og de andre tidligere nævnte virksomheder, der leverer produkter til forskellige slutbrugere, er der et andet firma, der er aktivt på flere beslægtede områder. Combat Clothing Australia (CCA) Protect er en global forsvars- og sikkerhedsleverandør med et væld af erfaringer med design og fremstilling af ballistisk beskyttelse til mennesker, terræn og luftfart. Virksomhedens kommercielle direktør, Lee O'Shea, bemærkede, at "CCA Protect er aktiv på markederne i Australien, USA, Hong Kong, Malaysia, Singapore, De Forenede Arabiske Emirater, New Zealand og Papua Ny Guinea."
Især CCA Protect leverer hårde og bløde karosseribeskyttelsessystemer op til niveau IV, samt køretøjspanser, der kan modstå tankskaller. O'Shea fortsatte: “CCA Protect's avancerede rustningsløsninger er udvalgt til at yde ballistisk beskyttelse til de australske væbnede styrker UH-60 BLACKHAWK og CH-47 CHINOOK helikoptere. CCA Protects produktionsfacilitet muliggør fremstilling af store enkeltpansrede paneler, hvilket gør dem ideelle til Australiens Land 400 fase 2 -projekt.” Som en del af dette projekt vil Australien opdatere og modernisere sin flåde af kampopklaringsbiler.
For at imødekomme kravene fra sine udenlandske kunder foretager CCA Protect en grundig analyse af løsninger for at opnå en balance mellem omkostninger, mobilitet, beskyttelse og vægt. O'Shea sluttede med at sige:”Det hurtigt skiftende kamprum driver konstant innovation i den ballistiske forsvarsindustri. CCA Protect's state-of-the-art produktionsfaciliteter og erfarne ingeniører gør det muligt at imødekomme disse komplekse udfordringer. Kombinationen af avancerede kompositter og unikke limningsteknikker skaber ultralette, holdbare og tynde afskærmningsmaterialer.”
Det schweiziske firma Garant udvikler moderne ballistiske beskyttelsesløsninger FirmLiner og FlexLiner til forskellige typer applikationer. Sammen med brugen af de nyeste materialer som følge af intensive forsknings- og udviklingsaktiviteter har Garant også et væld af erfaringer fra langvarige programmer i samarbejde med materialeleverandører og slutbrugere. Populære og meget udbredte materialer omfatter para-aramid, polyethylen, polypropylen og glasfiber.
Gennemsigtig spinelkeramik til marine anvendelser
Gennemsigtig spinel (MgAl2O4) er i øjeblikket det foretrukne materiale til brug i en række forskellige marine og andre forsvarsprogrammer. Det er et krystallinsk materiale med et kubisk gitter, som i stigende grad bruges til at beskytte forskellige skibssystemer, herunder sensorer, defensive og "smarte" materialer og våben.
Ud over sin høje styrke har spinelkeramik fremragende transmittans fra ultraviolette stråler (0,2 um) til melleminfrarød (5 um). Til de optoniske master i den amerikanske flådes atomubåde i VIRGINIA-klassen bruges enkelt spinelglas, hvilket øger overlevelsesevnen og reducerer omkostninger til vedligeholdelse og livscyklus betydeligt. Tidligere blev siliciumglas og krystallinsk germanium installeret på L-3 KEO optokoblermast for at transmittere henholdsvis synligt lys og stråler i det mellem-infrarøde område af spektret. Begge disse materialer viste sig imidlertid at være utilstrækkeligt stærke og tilbøjelige til at beskadige, på trods af at deres tykkelse var 3,8 cm. Problemet var, hvordan man lavede vinduet af tyk spinel. Ifølge forskning har spinelkeramik med en tykkelse på 3,8 cm, hvis fremstillingsproces er baseret på varmpressning, meget gode optiske egenskaber.
Broen til den amerikanske ZUMWALT-klasse destroyer (DDG 1000) er også udstyret med store vinduer med høj styrke, der transmitterer synligt lys og infrarøde bølger med en bølgelængde på 5 mikron, og som skal kunne modstå bølgeslag på op til 0,56 kg / cm2. Da den varmpressende proces skaleres til store dimensioner, kan brovinduet laves af et stort stykke spinel. Omvendt kan det produceres ved kantdiffusion, der forbinder to eller flere små vinduer til et. Applied Optics Division ved US Navy Research Laboratory (NRL) har demonstreret gennemførligheden af begge disse fremgangsmåder.
Laboratoriet bemærkede, at den traditionelle metode til højvækstvækst fra en smelte (> 2000 ° C) fra enkrystalspinel er vanskelig at lave et ark med dimensioner på mere end et par millimeter. I processen med at løse dette problem fastslog NRL, at den dårlige kvalitet af kommerciel spinelkeramik skyldes ujævn blanding af sintringsadditivet (lithiumfluorid) med spinelpulveret, hvilket fører til porøsitet og indfangning (rest i det endelige produkt) af dette sintringsadditiv. Forskere ved NRL har udviklet en patenteret proces til ensartet belægning af hver partikel af spinelpulver med et sintringsadditiv, som gør det muligt at fjerne tilsætningsstoffet under varmpressingsprocessen ved en temperatur på ca. 1600 ° C. Ifølge NRL giver dette mulighed for fremstilling af fuldt komprimeret, ensartet transparent spinelkeramik med høje optiske egenskaber, mens processen er skalerbar og muliggør produktion af store vinduer.
Designet til hårde miljøer
Gennemsigtig spinelkeramik bruges også i andre forsvarsprogrammer. Blandt dem er lasere med høj effekt, der udvikles til styrede energivåben. Fra et optisk synspunkt er et af de mest problematiske steder udgangslinsen (vindue), da glas til sådanne systemer ikke har tilstrækkeligt gode termiske, optiske og mekaniske egenskaber. Årsagen er, at glasvinduer har en meget lav varmeledningsevne, der fører til termisk chok. Glassets lave styrke gør det også svært at bruge i aggressive miljøer, ifølge NRL -forskere. På den anden side tillader spinelens overlegne styrke, at den kan bruges i barske miljøer, og dens høje styrke giver mulighed for tyndere vinduer, hvilket reducerer vægten. NRL har udviklet en ultraren spinelpulverteknologi, der er blevet brugt til fremstilling af spinelkeramik med et rekordlavt absorptionstab på 6 ppm (parts per million) / cm ved en bølgelængde på 1,06 μm.
Spinelkeramik af høj optisk kvalitet bruges også til at lave holdbare varmegennemsigtige radomer til infrarøde missiler. Ifølge åbne kilder er eksisterende materialer, såsom krystallinsk silicium, skrøbelige og giver ikke transmission af synligt lys. Et andet materiale, safir (a-Al2O3) har begrænset transmission ved en bølgelængde på 5 µm. Safir er ekstremt modstandsdygtig over for mekaniske skader, da den har en bemærkelsesværdig hårdhed (9 på Mohs -skalaen); det er det hårdeste materiale efter diamant og siliciumcarbid (a-SiC). Men spinel overfører perfekt synligt lys og har en bedre transmittans sammenlignet med safir i en længde på 5 mikron. I et forsøg på at demonstrere den praktiske anvendelighed af spinel ændrede forskere ved NRL varmpresseprocessen og fremstillede vellykkede fairings af dette materiale.
Tilgængeligheden af spinelkeramik med høje optiske egenskaber vil også tillade fremstilling af lette blastskærme og beskyttelsesbriller til personlig beskyttelse mod IED'er samt konforme vinduer til overvågningssystemer. Forskning i 2013 viste, at magnesiumaluminiumoxid spinel er en glimrende kandidat til ydre hærdet gennemsigtige rustningslag. Forskere, der systematisk har undersøgt fragmenteringen af tre typer spinelkeramik, har vist, at fragmenteringsmetoden er en af de vigtigste parametre, der påvirker keramikens ballistiske modstand.
