Metallskum | FoU av ballistiske beskyttelsessystemer for moderne krigføringsapplikasjoner

Hva er ballistisk materiale? Hvor brukes den?
Den vanligste harde rustningen vil bruke keramiske plater som bafler, men keramikk knuses ved støt og mister energien for vedvarende kamp. De fleste metallplaterustninger har det samme problemet med kuler som flasser av ved støt. Disse fragmentene kan forårsake skade på bæreren av rustningen. Brukere som bruker sekundære rustningslapper i ansiktet kan være svært ubehagelige og øke kostnadene for individet, selskapet eller myndighetene. Utviklingen av lette kampteknologier som fly og amfibiekjøretøyer, samt behovet for å øke mobiliteten til bakkestyrker, krever ballistiske materialer som fortsetter å redusere vekten av rustning og samtidig forbedre ballistisk ytelse.
Ballistiske skjold er tilgjengelig i en rekke typer og kvaliteter. Disse materialene brukes til å beskytte glass, kjøretøyrustninger, kroppsrustninger og skjold. Laminerte plastplater tilbyr et bredt spekter av beskyttelse, fra sertifisert forseglet glass til tertiære ballistiske materialer. Ballistiske materialer er vanligvis stive, men kan også være myke. De kan være komplekse, som Kevlar, UHMWPE, Lexan eller karbonfiberkompositter, eller enkle, som f.eks.aluminium, stål, titan eller andre legeringer.
Med utviklingen av teknologien har ballistisk kroppsrustning endret seg radikalt. Det skuddsikre underskjortemarkedet er vitne til en revolusjon som er tryggere og lettere. Dette har åpnet opp en ny slagmark for Composite Metal Foam (CMF) teknologi, og tar den ut av riket av medisinske prosedyrer som spenner fra bilstøtfangere til kneerstatninger.
Enkelt- eller komposittskummetaller er ansvarlige for dette - dette er strukturelle skum i form av hule metallkuler, som er innebygd i ballistiske enheter som et kjernemateriale, men også som mellomprodukter i komplekse applikasjoner som rustningsstål, keramikk og fiberplater. Skummet stopper ikke bare høyhastighetsstøtet fra kuler og skjell, men knuser dem også fullstendig. Selv pansergjennomtrengende kuler, designet spesielt for å rive gjennom rustninger, kan ikke trenge gjennom dem.
For krigeren inkluderer skummetall i bruk av personlig verneutstyr:

• Skuttsikre vester for generell bruk
• Active Flotation skuddsikre vester
• Passive flytende skuddsikre vester
• Taktiske ballistiske hjelmer
• Ballistiske skulder- og sidebeskyttelses pansersett
• Med visir og ryggradsbeskyttelse
• Ballistiske skjold

For tunge pansrede instrumenter så vel som overlevelsesutstyr, brukes skummetall til en rekke bruksområder, inkludert:

• Å lage komposittrustning
• Lage minebestandige bunnplater for kjøretøy
• Lage militære drop-bokser

Hva er Foam Metal? Hva er Foam Metal og hva er dets utrolige egenskaper?
Skummetall er et porøst metallisk materiale som danner en tredimensjonal nettstruktur i en metallisk matrise. Siden det er mange porer imetallskum, størrelsen, antallet, ensartetheten, tilkoblingen og forseglingen av porene påvirker dens egenskaper. Parametre som er nært knyttet til egenskapene til skummetaller inkluderer porestørrelse, total porøsitet, effektiv porøsitet, tetthet og spesifikt overflateareal.
Skummetall, som en ny type materiale med både metalliske egenskaper og noen spesielle fysiske egenskaper til ikke-metalliske materialer, får mer og mer oppmerksomhet. Hovedegenskapene til skummetall er som følger:

• Ultralett materiale (75-95 % av volumet består av tomrom)
• Svært høy porøsitet
• Høy trykkfasthet kombinert med gode energiabsorberende egenskaper
• Lav varmeledningsevne
• Høy styrke

Impact energiabsorpsjonsprinsipp for skummetaller
I tillegg til å bli brukt kommersielt til filtrering, støyreduksjon, isolasjon og katalysatorbærere,metallskumer en sterk kandidat for bruk i komposittpansersystemer innen energiabsorpsjon.
Som en ballistisk beskyttelsesanordning er skummetall et lett, høyfast skummateriale produsert ved hjelp av hule metallkuler innebygd i en solid metallmatrise. Dette materialet har vist utmerkede mekaniske egenskaper sammenlignet med andre metalliske materialer. Disse overlegne egenskapene til skummetallet fanger energien raskt ved støt med høy ballistisk hastighet sammenlignet med kvasi-statisk belastning.
Kommersielt tilgjengelige energiabsorbenter, som vanligvis absorberer kinetisk mekanisk energi ved å komprimere eller avbøye den ved en relativt konstant spenning over en lang avstand, fungerer noe på samme måte som fjærer, men de spretter tilbake, noe som gjør dem til energilagringsenheter i stedet for energiabsorbere.
Den porøse strukturen til metallisk skum gir dem en unik stress-tøyningskurve; når den påførte spenningen overstiger ekstruderingsplatået, vil skummet begynne å komprimeres ved en ganske konstant spenning til ca. 50-70 % tøyning. Forlengelsen av spennings-/tøyningskurven definerer oppførselen til en ideell energiabsorber.

Hvordan fungerer skummetall på kroppsrustninger?
Skummetall har vist seg å fange kulefragmenter og beskytte deg mot sekundær skade. De fleste militære kroppsrustninger bruker et Kevlar-lignende materiale som et baklag, som vanligvis er klassifisert som III-A og vil stoppe pistolrunder på egen hånd. Myk rustning stopper kuler ved å spre energi, og siden de fleste håndvåpenkuler ikke er så skarpe som riflekuler, trenger du bare å bremse dem slik at de ikke trenger gjennom huden din. Skummetalllaget er pansringens støtdemper for kulene med høyere energi som krever hard rustning for å stoppe. Den ekspanderende strukturen tilmetallskumoverfører kollisjonsenergi langt mindre effektivt enn faste komponenter. I støtområdet tilpasser skummet seg lett til det støtende objektet. Denne plastiske deformasjonen absorberer lokalt mekanisk energi. I begge tilfeller absorberes svært lite av kollisjonsenergien av faststoffet. Noen velger også å legge et tredje lag bak den myke rustningen, som kalles en traumepute. Dette er en pute som består av lag med ikke-newtonsk væske og polstring. Det reduserer ytterligere virkningen av kulepåvirkning på brukeren.