El campo de los materiales protectores es inmenso y crece rápidamente. Los nuevos materiales amplían la base tecnológica de los sistemas de protección del personal y las plataformas de armas. Al mismo tiempo, las prácticas comerciales están cambiando, alejándose de los proveedores exclusivos y otros patrones tradicionales comunes a industrias como la defensa y la seguridad
La industria está tratando de responder rápidamente a las crecientes necesidades de los clientes militares, no solo para "aligerar la carga", sino también para desarrollar características igualmente importantes de nuevos materiales de protección y sistemas de protección de armaduras.
Esto puede ser confirmado por las palabras del jefe del departamento de protección corporal de DSM Dyneema, Marco Manik, quien dijo en una de sus entrevistas: “Producimos la fibra sintética más fuerte, y esta es la fibra DYNEEMA”.
El experto de la industria ha categorizado las soluciones de seguridad de DSM como una "nueva ola o generación de protección balística". Las ofertas de la compañía, que él llama "Excelencia tecnológica sin concesiones", combinan materiales livianos y un rendimiento superior, brindan comodidad junto con otras características de calidad y brindan a los clientes "todo lo que necesitan para hacer las cosas".
Manik destacó el laminado HB a base de fibra DYNEEMA como uno de los avances tecnológicos en los sistemas de protección balística. De hecho, “la fibra DYNEEMA HB no solo es 15 veces más resistente que el acero, sino que tiene una serie de propiedades que están realmente en demanda, a las que prestamos mucha atención”, enfatizó, y cuando se le preguntó qué es lo que los clientes de esta área quieren principalmente, respondió que "quieren opciones cada vez más ligeras para sus equipos".
Sherrill Ingstad, Director de Cerámica Avanzada de ZM está de acuerdo con él: “Vemos una gran demanda en los EE. UU. Y otros países de sistemas de protección livianos, y aquí es donde se concentran nuestros esfuerzos hoy. Nos esforzamos por afinar todos los aspectos de nuestro trabajo, desde la tecnología de materiales patentados e I + D hasta la alineación de nuestra fuerza laboral y el refinamiento del proceso de fabricación, para proporcionar sistemas livianos que reducen la carga de las fuerzas armadas y, al mismo tiempo, brindan el nivel de protección requerido.
Como portavoz de Ceradyne (parte de ZM), Ingstad anunció que hasta la fecha se han suministrado más de dos millones de inserciones de chalecos antibalas y más de 100.000 cascos de combate mejorados (ESN) al ejército estadounidense.
A pesar de su masa relativamente pequeña, el ESN "proporciona un nivel más alto de protección contra las balas y la fragmentación que cualquier otro casco de combate en la historia", dijo Ingstad. "En comparación con otros cascos del mismo peso en servicio, el ESN aumenta el nivel de protección antibalas y antifragmentación en más de un 35%".
Los primeros cascos ECH entraron en servicio con el ejército de EE. UU. En 2014.
La cartera de equipos de protección personal de Ceradyne también incluye el inserto protector de armas pequeñas mejorado y liviano ESAPI (inserto protector mejorado para armas pequeñas) para proteger el torso del fuego de armas pequeñas. Los insertos están disponibles en diferentes tamaños y encajan en secciones internas especiales de chalecos antibalas para personal militar de ambos sexos. “Suministramos inserciones para chalecos antibalas al Departamento de Apoyo Logístico de Defensa, que luego maneja los pedidos de cada unidad individual”, dijo un portavoz de Ceradyne.
La empresa suministra modernas inserciones de protección ESAPI de varios pesos. El contrato actual del Departamento de Defensa de EE. UU. Prevé el suministro de insertos ultrapequeños, pequeños y medianos, cuya masa oscila entre menos de 2 kg y casi 2,5 kg. Ceradyne también ofrece inserciones grandes y extragrandes para chalecos antibalas, que son un poco más pesados.
Ceradyne comenzó a enviar inserciones un mes antes de lo previsto en junio pasado. De acuerdo con él, la empresa debe completar las entregas de este pedido a finales de 2017.
Protección de vehículos y sus tripulaciones
El representante de la empresa RUAG Defensa hizo su valoración de los problemas y tareas en el campo de los materiales de protección para vehículos, que, de hecho, se reducen a encontrar un compromiso entre la rentabilidad económica y la máxima reducción de peso posible (cruce todoterreno). capacidad del país, puente aéreo, etc.), y también soluciones que aseguren la protección de las tripulaciones y los propios vehículos de multitud de amenazas, más dinámicas y más mortales. RUAG Defense también comentó: “Obviamente, las necesidades específicas difieren de un escenario a otro, pero siempre estás tratando de encontrar el equilibrio perfecto entre los niveles de protección y movilidad. Quienes hablan de la volatilidad de las amenazas tienen razón, pero estamos constantemente explorando nuevas ideas en el campo de los materiales y las soluciones de diseño.
Además, el representante de RUAG señaló la difuminación de los límites entre los escenarios de amenazas modernas y los desafíos que estos escenarios plantean para los proveedores de materiales y sistemas de seguridad. “Los escenarios de amenazas ahora no son tan definidos como antes. La distinción entre operaciones militares simétricas y asimétricas se difumina ante nuestros ojos, ahora necesitamos soluciones híbridas que puedan cubrir una gama mucho más amplia de amenazas.
RUAG se esfuerza por afrontar los retos globales actuales y desarrolla kits de protección para una amplia variedad de vehículos, desde vehículos blindados ligeros 4x4 hasta los principales tanques de batalla como el LEOPARD 2, y en este sentido, el portafolio de la compañía en este sector está en constante expansión.
Luego, el representante de la empresa suiza continuó: “Para el BMP PUMA alemán, suministramos protección contra minas junto con otros componentes de protección. RUAG ha asumido el desarrollo de protección integral de minas, protección contra IED (artefactos explosivos improvisados) y proyectiles perforadores de blindaje para vehículos blindados PANDUR I de Austria y Bélgica. La producción y entrega de nuestros kits balísticos Roof PRO para el fabricante de cabezales están en pleno apogeo."
La vicepresidenta de Defensa de Alcoa, Margaret Cosentino, señaló otra tendencia paralela y algo competitiva en la protección de vehículos. Según ella, anteriormente, se prestó mucha atención al blindaje adicional de los vehículos que participaron en operaciones en Irak y Afganistán, y ahora hay un retorno a la velocidad, maniobrabilidad y maniobrabilidad como funciones de aumento de la capacidad de supervivencia en combate. “Por ejemplo, en operaciones especiales, se despliegan vehículos ultraligeros para grupos de combate. Alcoa está trabajando con la comunidad científica del Ejército de EE. UU. A través de su nuevo programa Mobile Protected Firepower para obtener la mayor cantidad de información posible sobre materiales innovadores y tecnología selecta para un sistema seguro de fuego directo de alta precisión”.
Los productos de Alcoa Defense extienden el ciclo de vida de los vehículos militares, con una cartera de productos para vehículos nuevos y existentes. De hecho, los productos multicomponente de Alcoa, incluidos los fabricados por extrusión, estampado, fundición y una gama completa de productos laminados, se encuentran en vehículos tácticos con ruedas y vehículos de combate terrestre, que van desde blindaje de aluminio en jeeps HMWWV (como reacción a los IED) y camiones todoterreno pesados HEMTT, y terminando con componentes de aluminio para nuevas plataformas, como el vehículo blindado JLTV.
“Primero, Alcoa Defense utiliza una gama muy amplia de materiales en sus actividades, porque nuestro negocio se divide a partes iguales entre productos de aluminio, titanio y níquel, lo que nos permite trabajar con el ejército y los principales fabricantes de productos finales para obtener el material, aleación y tratamiento térmico adecuados para satisfacer los requisitos de tareas especiales, - explicó Cosentino. “En segundo lugar, nos enfocamos en la integración vertical completa, desde el material hasta la forma del producto, hasta el mecanizado y el ensamblaje final. Mejorar la eficiencia de Alcoa ayuda a nuestros clientes a ser más eficientes y competitivos”.
Otro proveedor de sistemas de defensa para vehículos militares es QinetiQ North America (QNA). Los revestimientos anti-astillas LAST Armor Spall Liner se instalan en varios vehículos MRAP de fabricación estadounidense, y sus asientos BlastRide que absorben energía se instalan en BMP y vehículos blindados de transporte de personal en diferentes países. Jeff Riu, director de sistemas de supervivencia de la empresa, comentó: “Además, nuestras soluciones de protección RPG pasiva Q-NET están instaladas en más de 13.000 vehículos en todo el mundo, por ejemplo, brindan protección para máquinas como MAXXPRO, PL-ATU, HEMMT y STRYKER, así como plataformas de otros países. El sistema de protección Q-NET tiene el potencial de instalarse en algunas variantes del vehículo blindado JLTV del Ejército y la Infantería de Marina de los Estados Unidos.
QNA también está desarrollando equipos de protección personal para aviones y helicópteros, y Riu también comparte algunas de las recetas secretas de salsas de su empresa, que deben abordar plenamente las necesidades de sus clientes en términos de costo, peso y características del producto final con el fin de Bríndeles la mejor solución posible. “Lo hemos logrado trabajando con una variedad de materiales superiores, que incluyen acero laminado para armaduras, varios grados de cerámica y las últimas fibras balísticas de alta calidad. También trabajamos incansablemente para desarrollar nuevas soluciones innovadoras, como nuestros asientos que absorben energía y nuestra tecnología de atenuación de explosiones BlastPro”.
Colaboración y asociación
Uno de los temas candentes en la discusión entre el negocio de materiales de seguridad se refiere a los acuerdos con múltiples proveedores y otros socios (en algunos casos cientos de organizaciones) además de los acuerdos de asociación exclusiva que son comunes en otros segmentos del mercado de defensa.
Utilizando el ejemplo de su empresa, Marko Manik habló sobre el deseo de DSM de innovar y optimizar las nuevas tecnologías en su red de socios y sobre las inversiones internas en investigación y desarrollo.
DSM prefiere socios en los sectores de defensa y seguridad relacionados, y algunos de estos socios tienen una relación más sólida con DSM debido a su capacidad para innovar. “Si tenemos un socio que tiene la capacidad de innovar más rápido que nadie, entonces tiene una ventaja, porque además de nuestros productos, también hay productos finales. Es por eso que necesitamos trabajar con socios que sean hasta cierto punto consistentes con nuestra velocidad de innovación”, dijo Manik.
El socio comercial más reciente de DSM Dyneema es First Armor, una subsidiaria de KADDB Investment Group. En junio de 2016, First Armor reveló un panel acolchado liviano que se usa en combinación con un chaleco de seguridad. El nuevo forro First Armor está hecho de Dyneema HB212. Este laminado compuesto a base de UHMWPE es excelente para sistemas de defensa ligeros y duraderos creados con la tecnología DYNEEMA Force Multiplier.
First Armor ofrecerá pronto varios tipos de sistemas de protección corporal basados en varios materiales de alto rendimiento desarrollados por DYNEEMA.
A principios del año pasado, otro socio de DSM, Point Blank Enterprises, presentó su sistema de protección corporal ALPHA ELITE Black, ampliando la línea de productos ALPHA ELITE. “El nuevo ALPHA ELITE Black, un modelo de protección para armas pequeñas, es una mejora con respecto al producto anterior, ya que reduce el peso en un 17% con el mismo nivel de protección”, dijo la compañía en un comunicado de prensa. El chaleco antibalas ALPHA ELITE Black utiliza la tecnología DYNEEMA Force Multiplier de nueva generación de DSM.
RUAG tampoco pasa por alto a ninguna organización en esta área, luchando por una cooperación mutuamente beneficiosa. Un portavoz de RUAG explicó que la empresa “investiga periódicamente el mercado en busca de nuevos diseños y materiales; y nos enorgullecemos de la calidad de nuestras pruebas y las pruebas que realizamos para determinar con precisión las propiedades protectoras de los materiales. Esto permite a RUAG adaptar las soluciones de protección a cualquier vehículo y amenaza con un peso y un coste óptimos.
El Sr. Riu de QNA comentó: “Hemos desarrollado relaciones sólidas con algunos de los principales fabricantes de cerámica avanzada, materiales balísticos y fibras compuestas. Aprovechar estas conexiones nos permite diseñar y entregar productos que superan a nuestros competidores.
DuPont es otro proveedor que ha establecido una “posición sólida” en el suministro de material para una variedad de aplicaciones. Por ejemplo, la tecnología de fibra sintética de Kevlar encuentra una amplia variedad de aplicaciones: varios blindajes corporales, inserciones, cascos, protección de extremidades y blindaje de vehículos. Todos estos productos aumentan los niveles de supervivencia del personal, mientras que los consumidores reciben material protector de diversos grados de "suavidad" o "dureza" (términos comunes en este sector). “La protección blanda se refiere a chalecos y otros elementos del equipo, que a menudo están hechos de fibras de tela y otras estructuras flexibles para mejorar el ajuste, la comodidad y la movilidad de los usuarios”, explicó Joseph Hovanek, tecnólogo jefe de DuPont Protection Solutions. "La protección dura se refiere a las estructuras compuestas más resistentes, como inserciones, cascos y componentes de protección de vehículos, para las cuales DuPont ofrece láminas de polietileno Tensylon además de Kevlar".
Hovanek habló sobre un aspecto del modelo comercial de DuPont y señaló que la empresa suministra fibras, tejidos y otras estructuras de Kevlar a los principales fabricantes de chalecos, cascos y vehículos blindados que utilizan estos materiales en el diseño y fabricación de sus productos. El experto de la industria agregó: "Nos estamos enfocando en el desarrollo de soluciones localizadas, con fabricantes líderes que trabajan con cuatro de nuestros principales centros técnicos en diferentes países".
Además de QNA y las otras empresas mencionadas anteriormente que suministran productos a varios usuarios finales, hay otra empresa que está activa en varias áreas relacionadas. Combat Clothing Australia (CCA) Protect es un proveedor global de defensa y seguridad con una gran experiencia en el diseño y fabricación de protección balística para humanos, plataformas terrestres y aviación. El director comercial de la empresa, Lee O'Shea, señaló que "CCA Protect opera en los mercados de Australia, Estados Unidos, Hong Kong, Malasia, Singapur, Emiratos Árabes Unidos, Nueva Zelanda y Papúa Nueva Guinea".
En particular, CCA Protect proporciona sistemas de protección para el cuerpo duro y blando hasta el nivel IV, así como blindaje para vehículos capaz de resistir proyectiles antitanque. O'Shea continuó: “Las soluciones de blindaje avanzadas de CCA Protect han sido seleccionadas para brindar protección balística a los helicópteros UH-60 BLACKHAWK y CH-47 CHINOOK de las Fuerzas Armadas de Australia. Las instalaciones de fabricación de CCA Protect permiten la fabricación de grandes paneles blindados individuales, lo que los hace ideales para el proyecto Land 400 Phase 2 de Australia”. Como parte de este proyecto, Australia actualizará y modernizará su flota de vehículos de reconocimiento de combate.
Para cumplir con los requisitos de sus clientes extranjeros, CCA Protect realiza un análisis exhaustivo de soluciones con el fin de lograr un equilibrio entre costo, movilidad, protección y peso. O'Shea concluyó diciendo: “El espacio de combate que cambia rápidamente está impulsando constantemente la innovación en la industria de la defensa balística. Las instalaciones de producción de vanguardia de CCA Protect y los ingenieros experimentados hacen posible enfrentar estos complejos desafíos. La combinación de compuestos avanzados y técnicas de unión únicas crea materiales de protección ultraligeros, duraderos y delgados.
La empresa suiza Garant desarrolla modernas soluciones de protección balística FirmLiner y FlexLiner para diferentes tipos de aplicaciones. Junto con el uso de los últimos materiales resultantes de actividades intensivas de investigación y desarrollo, Garant también tiene una gran experiencia obtenida de programas a largo plazo en cooperación con proveedores de materiales y usuarios finales. Los materiales populares y ampliamente utilizados incluyen para-aramida, polietileno, polipropileno y fibra de vidrio.
Cerámica de espinela transparente para aplicaciones marinas
La espinela transparente (MgAl2O4) es actualmente el material preferido para su uso en una variedad de aplicaciones marinas y de defensa. Es un material cristalino con una celosía cúbica, que se utiliza cada vez más para proteger varios sistemas de barcos, incluidos sensores, materiales y armas defensivos e "inteligentes".
Además de su alta resistencia, las cerámicas de espinela tienen una excelente transmitancia desde los rayos ultravioleta (0,2 μm) hasta el infrarrojo medio (5 μm). Para los mástiles optrónicos de los submarinos nucleares de la clase VIRGINIA de la Armada de los EE. UU., Se utiliza vidrio de espinela simple, lo que aumenta la capacidad de supervivencia y reduce significativamente los costos de mantenimiento y ciclo de vida. Anteriormente, se instalaron vidrio de silicio y germanio cristalino en el mástil del optoacoplador L-3 KEO para transmitir luz visible y rayos en la región del infrarrojo medio del espectro, respectivamente. Ambos materiales, sin embargo, resultaron ser insuficientemente fuertes y propensos a dañarse, a pesar de que su grosor era de 3, 8 cm. El problema era cómo hacer la ventana con espinela gruesa. Según la investigación, la cerámica de espinela con un espesor de 3,8 cm, cuyo proceso de fabricación se basa en el prensado en caliente, tiene muy buenas propiedades ópticas.
El puente del destructor estadounidense clase ZUMWALT (DDG 1000) también está equipado con grandes ventanas de alta resistencia que transmiten luz visible e infrarrojos con una longitud de onda de 5 micrones y que deben soportar impactos de olas de hasta 0,56 kg / cm2. A medida que el proceso de prensado en caliente se amplía a grandes dimensiones, la ventana del puente se puede hacer con una gran pieza de espinela. Por el contrario, se puede producir mediante difusión de bordes uniendo dos o más ventanas pequeñas en una. La División de Óptica Aplicada del Laboratorio de Investigación de la Marina de los EE. UU. (NRL) ha demostrado la viabilidad de ambos enfoques.
El Laboratorio señaló que el método tradicional de crecimiento a alta temperatura a partir de una masa fundida (> 2000 ° C) de espinela monocristalina es difícil de hacer una hoja con dimensiones de más de unos pocos milímetros. En el proceso de resolución de este problema, el NRL determinó que la mala calidad de las cerámicas comerciales de espinela se debe a una mezcla desigual del aditivo de sinterización (fluoruro de litio) con el polvo de espinela, lo que genera porosidad y atrapamiento (residuo en el producto final). de este aditivo de sinterización. Los científicos de NRL han desarrollado un proceso patentado para recubrir uniformemente cada partícula de polvo de espinela con un aditivo de sinterización, que permite eliminar el aditivo durante el proceso de prensado en caliente a una temperatura de aproximadamente 1600 ° C. Según NRL, esto permite la producción de cerámicas de espinela totalmente compactadas, uniformemente transparentes con altas propiedades ópticas, mientras que el proceso es escalable y permite la producción de grandes ventanales.
Diseñado para entornos hostiles
Las cerámicas transparentes de espinela también se utilizan en otras aplicaciones de defensa. Entre ellos se encuentran los láseres de alta potencia que se están desarrollando para armas de energía dirigida. Desde un punto de vista óptico, uno de los lugares más problemáticos es la lente de salida (ventana), ya que el vidrio para tales sistemas no tiene propiedades térmicas, ópticas y mecánicas suficientemente buenas. La razón es que las ventanas de vidrio tienen una conductividad térmica muy baja que conduce a un choque térmico. La baja resistencia del vidrio también dificulta su uso en entornos agresivos, según los científicos de NRL. Por otro lado, la fuerza superior de la espinela permite que se utilice en entornos hostiles, y su alta resistencia permite ventanas más delgadas, lo que reduce el peso. NRL ha desarrollado una tecnología de polvo de espinela ultrapura que se ha utilizado para fabricar cerámicas de espinela con una pérdida de absorción baja récord de 6 ppm (partes por millón) / cm a una longitud de onda de 1,06 μm.
Las cerámicas de espinela de alta calidad óptica también se utilizan para fabricar radomos transparentes al calor duraderos para misiles infrarrojos. Según fuentes abiertas, los materiales existentes, como el silicio cristalino, son frágiles y no proporcionan transmisión de luz visible. Otro material, el zafiro (a-Al2O3) tiene una transmisión limitada a una longitud de onda de 5 µm. El zafiro es extremadamente resistente a los daños mecánicos, ya que tiene una dureza notable (9 en la escala de Mohs); es el material más duro después del diamante y el carburo de silicio (a-SiC). Pero la espinela transmite perfectamente la luz visible y tiene una mejor transmitancia en comparación con el zafiro en una longitud de 5 micrones. En un esfuerzo por demostrar la aplicabilidad práctica de la espinela, los científicos de NRL cambiaron el proceso de prensado en caliente y fabricaron con éxito carenados de este material.
La disponibilidad de cerámicas de espinela con altas propiedades ópticas también permitirá la fabricación de escudos y gafas de protección contra explosiones livianos para protección personal contra IED, así como ventanas conformadas para sistemas de vigilancia. La investigación en 2013 mostró que la espinela de alúmina y magnesio es un excelente candidato para las capas exteriores de armadura transparente endurecida. Los investigadores que han investigado sistemáticamente la fragmentación de tres tipos de cerámicas de espinela han demostrado que el modo de fragmentación es uno de los parámetros clave que afectan la resistencia balística de las cerámicas.
