O campo de materiais de proteção é imenso e está crescendo rapidamente. Novos materiais ampliam a base tecnológica para sistemas de proteção de pessoas e plataformas de armas. Ao mesmo tempo, as práticas comerciais estão mudando, afastando-se de fornecedores exclusivos e outros padrões tradicionais comuns a setores como defesa e segurança
A indústria está tentando responder rapidamente às crescentes necessidades dos clientes militares, não apenas para "tornar a carga mais leve", mas também para desenvolver características igualmente importantes de novos materiais de proteção e sistemas de proteção de blindagem.
Isso pode ser confirmado pelas palavras do chefe do departamento de proteção corporal da DSM Dyneema, Marco Manik, que disse em uma de suas entrevistas: “Nós produzimos a fibra artificial mais forte, e esta é a fibra DYNEEMA”.
O especialista do setor classificou as soluções de segurança da DSM como uma “nova onda ou geração de proteção balística”. As ofertas da empresa, que ele chama de "Excelência Tecnológica Incomprometida", combinam materiais leves e desempenho superior, proporcionam conforto junto com outros recursos de qualidade e fornecem aos clientes "tudo de que precisam para fazer as coisas".
Manik destacou o laminado HB à base de fibra DYNEEMA como um dos avanços tecnológicos em sistemas de proteção balística. Na verdade, "a fibra DYNEEMA HB não é apenas 15 vezes mais resistente do que o aço, mas tem uma série de propriedades que são realmente procuradas, às quais prestamos muita atenção", enfatizou ele, e quando questionado sobre o que os clientes desta área desejam principalmente, ele respondeu que "eles querem opções cada vez mais leves para seus equipamentos."
Sherrill Ingstad, Chefe de Cerâmica Avançada da ZM concorda com ele: “Vemos uma grande demanda nos Estados Unidos e em outros países por sistemas de proteção leves, e é aqui que nossos esforços estão concentrados hoje. Nós nos esforçamos para ajustar cada aspecto do nosso trabalho - desde a tecnologia de materiais proprietários e P&D até o alinhamento da nossa força de trabalho e refinamento do processo de fabricação - para fornecer sistemas leves que reduzem a carga sobre os militares, ao mesmo tempo que fornecem o nível de proteção necessário."
Como porta-voz da Ceradyne (parte da ZM), Ingstad anunciou que mais de dois milhões de inserções de coletes à prova de balas e mais de 100.000 capacetes de combate aprimorados (ESN) foram fornecidos aos militares dos EUA até o momento.
Apesar de sua massa relativamente pequena, o ESN “fornece um nível mais alto de proteção contra balas e fragmentação do que qualquer outro capacete de combate na história”, disse Ingstad. "Comparado com outros capacetes do mesmo peso em serviço, o ESN aumenta o nível de proteção anti-bala e anti-fragmentação em mais de 35%."
Os primeiros capacetes ECH entraram em serviço com os militares dos EUA em 2014.
O portfólio de equipamentos de proteção individual da Ceradyne também inclui o ESAPI (inserto de proteção para armas de fogo aprimorado) leve, inserto de proteção para armas de pequeno porte aprimorado para proteger o torso do fogo de armas de pequeno porte. Os insertos estão disponíveis em diferentes tamanhos e se encaixam em seções internas especiais de coletes à prova de balas para militares de ambos os sexos. “Nós fornecemos coletes à prova de balas para o Departamento de Apoio Logístico de Defesa, que então lida com os pedidos de cada unidade individual”, disse um porta-voz da Ceradyne.
A empresa fornece insertos de proteção ESAPI modernos de vários pesos. O contrato atual do Departamento de Defesa dos Estados Unidos prevê o fornecimento de pastilhas ultrapequenas, pequenas e médias, cuja massa varia de menos de 2 kg a quase 2,5 kg. Ceradyne também oferece inserções grandes e extragrandes para coletes à prova de balas, que são ligeiramente mais pesadas.
Ceradyne começou a enviar encartes um mês antes do previsto em junho passado. De acordo com ele, a empresa deve finalizar as entregas desse pedido até o final de 2017.
Proteção de veículos e suas tripulações
O representante da empresa RUAG Defesa avaliou os problemas e tarefas no domínio dos materiais de protecção para veículos, que, de facto, se resumem a encontrar um compromisso entre a rentabilidade económica e a redução de peso máxima possível (cross off-road capacidade do país, transporte aéreo, etc.), e também soluções que garantam a proteção das tripulações e dos próprios veículos de uma infinidade de ameaças, mais dinâmicas e mais mortais. RUAG Defense também comentou: “Obviamente, necessidades específicas diferem de cenário para cenário, mas você está sempre tentando encontrar o equilíbrio perfeito entre os níveis de proteção e mobilidade. Quem fala sobre a volatilidade das ameaças tem razão, mas estamos constantemente explorando novas ideias na área de materiais e soluções de design.”
Além disso, o representante da RUAG observou a indefinição dos limites entre os cenários de ameaças modernas e os desafios que esses cenários representam para fornecedores de materiais e sistemas de segurança. “Os cenários de ameaça agora não são tão definidos como eram antes. A distinção entre operações militares simétricas e assimétricas está se confundindo diante de nossos olhos, agora precisamos de soluções híbridas que possam cobrir uma gama muito mais ampla de ameaças."
A RUAG se esforça para atender aos atuais desafios globais e desenvolve kits de proteção para uma ampla variedade de veículos, desde veículos blindados leves 4x4 até tanques de batalha principais como o LEOPARD 2, e neste sentido, o portfólio da empresa neste setor está em constante expansão.
Em seguida, o representante da empresa suíça continuou: “Para a BMP PUMA alemã, fornecemos proteção contra minas junto com outros componentes de proteção. A RUAG assumiu o desenvolvimento de proteção abrangente contra minas, proteção contra IEDs (dispositivos explosivos improvisados) e projéteis perfurantes para veículos blindados austríacos e belgas PANDUR I. A produção e entrega de nossos kits balísticos Roof PRO para o fabricante do cabeçote estão em pleno andamento."
A vice-presidente de Defesa da Alcoa, Margaret Cosentino, observou outra tendência paralela e um tanto competitiva na proteção de veículos. Segundo ela, antes, muita atenção foi dada à blindagem adicional dos veículos que participaram de operações no Iraque e no Afeganistão, e agora há um retorno à velocidade, capacidade de manobra e manobrabilidade como funções para aumentar a capacidade de sobrevivência em combate. “Por exemplo, em operações especiais, veículos ultraleves são implantados para grupos de combate. A Alcoa está trabalhando com a comunidade científica do Exército dos EUA por meio de seu novo programa Mobile Protected Firepower para obter o máximo de informações possível sobre materiais inovadores e tecnologia selecionada para um sistema seguro de fogo direto de alta precisão”.
Os produtos da Alcoa Defense estendem o ciclo de vida dos veículos militares, com um portfólio de produtos para veículos novos e existentes. Na verdade, os produtos multicomponentes da Alcoa, incluindo aqueles feitos por extrusão, estampagem, fundição e uma gama completa de produtos laminados, são encontrados em veículos táticos sobre rodas e veículos de combate terrestre, variando de blindagem de alumínio em jipes HMWWV (como uma reação a IEDs) e caminhões off-road pesados, HEMTT, e terminando com componentes de alumínio para novas plataformas, como o carro blindado JLTV.
“Em primeiro lugar, a Alcoa Defesa utiliza uma gama muito ampla de materiais em suas atividades, pois nosso negócio é dividido igualmente entre produtos de alumínio, titânio e níquel, o que nos permite trabalhar com os militares e os principais fabricantes de produtos finais para obter os o material, a liga e o tratamento térmico certos para satisfazer os requisitos de tarefas especiais, - explicou Cosentino. “Em segundo lugar, nos concentramos na integração vertical total, do material à forma do produto, à usinagem e montagem final. Melhorar a eficiência da Alcoa ajuda nossos clientes a se tornarem mais eficientes e competitivos”.
Outro fornecedor de sistemas de defesa para veículos militares é a QinetiQ North America (QNA). Os forros anti-fragmentação LAST Armor Spall Liner são instalados em vários veículos MRAP de fabricação americana, e seus assentos BlastRide de absorção de energia são instalados em BMPs e veículos blindados de transporte de pessoal em diferentes países. Jeff Riu, Chefe de Sistemas de Sobrevivência da empresa, comentou: “Além disso, nossas soluções de proteção RPG passiva Q-NET estão instaladas em mais de 13.000 veículos em todo o mundo, por exemplo, fornecem proteção para máquinas como MAXXPRO, PL-ATU, HEMMT e STRYKER, bem como plataformas de outros países. O sistema de proteção Q-NET tem potencial para ser instalado em algumas variantes do veículo blindado JLTV do Exército e do Corpo de Fuzileiros Navais dos EUA."
A QNA também está desenvolvendo equipamentos de proteção individual para aviões e helicópteros, com Riu também compartilhando algumas das receitas secretas de molhos de sua empresa, que devem atender plenamente às necessidades de seus clientes em termos de custo, peso e características do produto final, a fim de forneça-lhes a melhor solução possível. “Conseguimos isso trabalhando com uma variedade de materiais superiores, incluindo aço blindado laminado, vários tipos de cerâmica e as mais recentes fibras balísticas de alta qualidade. Também trabalhamos incansavelmente para desenvolver novas soluções inovadoras, como nossos assentos de absorção de energia e nossa tecnologia de atenuação de explosão BlastPro.”
Colaboração e parceria
Um dos temas quentes da discussão entre o negócio de materiais de segurança diz respeito a acordos com vários fornecedores e outros parceiros (em alguns casos, centenas de organizações), além dos acordos de parceria exclusiva que são comuns em outros segmentos do mercado de defesa.
Usando o exemplo de sua empresa, Marko Manik falou sobre o desejo da DSM de inovar e otimizar novas tecnologias em sua rede de parceiros e sobre os investimentos internos em pesquisa e desenvolvimento.
A DSM prefere parceiros nos setores de defesa e segurança relacionados, e alguns desses parceiros têm um relacionamento mais forte com a DSM devido à sua capacidade de inovação. “Se tivermos um parceiro que tem a capacidade de inovar mais rápido do que qualquer outro, ele tem uma vantagem, porque além dos nossos produtos, também existem os produtos finais. É por isso que precisamos trabalhar com parceiros que sejam até certo ponto consistentes com nossa velocidade de inovação”, disse Manik.
O parceiro de negócios mais recente da DSM Dyneema é a First Armor, uma subsidiária do KADDB Investment Group. Em junho de 2016, a First Armor revelou um painel acolchoado leve usado em combinação com um colete de segurança. O novo forro First Armor é feito de Dyneema HB212. Este laminado composto baseado em UHMWPE é excelente para sistemas de defesa leves e duráveis criados com a tecnologia DYNEEMA Force Multiplier.
Em breve, a First Armor oferecerá vários tipos de sistemas de proteção corporal baseados em vários materiais de alto desempenho desenvolvidos pela DYNEEMA.
No início do ano passado, outro parceiro da DSM, a Point Blank Enterprises, apresentou seu sistema de proteção corporal ALPHA ELITE Black, ampliando a linha de produtos ALPHA ELITE. “O mais novo ALPHA ELITE Black, um modelo de proteção para armas de fogo, é uma melhoria em relação ao produto anterior, pois reduz o peso em 17% com o mesmo nível de proteção”, disse a empresa em um comunicado à imprensa. A armadura corporal ALPHA ELITE Black usa a tecnologia DYNEEMA Force Multiplier de nova geração da DSM.
A RUAG também não se esquiva de nenhuma organização nesta área, buscando uma cooperação mutuamente benéfica. Um porta-voz da RUAG explicou que a empresa “pesquisa regularmente o mercado para novos designs e materiais; e temos orgulho da qualidade de nossos testes e dos testes que conduzimos para determinar com precisão as propriedades de proteção dos materiais. Isso permite que a RUAG adapte soluções de proteção para qualquer veículo e ameaça com peso e custo ideais.”
O Sr. Riu da QNA comentou: “Desenvolvemos relacionamentos sólidos com alguns dos principais fabricantes de cerâmicas avançadas, materiais balísticos e fibras compostas. Aproveitar essas conexões nos permite projetar e entregar produtos que superam nossos concorrentes.”
A DuPont é outro fornecedor que estabeleceu uma “posição forte” no fornecimento de material para uma variedade de aplicações. Por exemplo, a tecnologia de fibra sintética Kevlar encontra uma ampla variedade de aplicações - várias armaduras corporais, inserções, capacetes, proteção de membros e blindagem de veículos. Todos esses produtos aumentam os níveis de sobrevivência do pessoal, enquanto os consumidores recebem material de proteção de vários graus de "suavidade" ou "dureza" (termos comuns neste setor). “Proteção macia se refere a coletes e outros itens de equipamento, que geralmente são feitos de fibras de tecido e outras estruturas flexíveis para melhorar o ajuste, o conforto e a mobilidade dos usuários”, explicou Joseph Hovanek, tecnólogo-chefe da DuPont Protection Solutions. "Proteção rígida refere-se às estruturas compostas mais resistentes, como inserções, capacetes e componentes de proteção de veículos, para os quais a DuPont oferece folhas de polietileno Tensylon, além de Kevlar."
Hovanek falou sobre um aspecto do modelo de negócios da DuPont, observando que a empresa fornece fibras, tecidos e outras estruturas de Kevlar para os principais fabricantes de coletes, capacetes e veículos blindados que usam esses materiais no design e na fabricação de seus produtos. O especialista do setor acrescentou: "Estamos nos concentrando no desenvolvimento de soluções localizadas, com fabricantes líderes trabalhando com quatro de nossos principais centros técnicos em diferentes países."
Além da QNA e das outras empresas mencionadas anteriormente, que fornecem produtos para vários usuários finais, há outra empresa que atua em várias áreas relacionadas. A Combat Clothing Australia (CCA) Protect é um fornecedor global de defesa e segurança com vasta experiência no projeto e fabricação de proteção balística para humanos, plataformas terrestres e aviação. O diretor comercial da empresa, Lee O'Shea, observou que “CCA Protect atua nos mercados da Austrália, Estados Unidos, Hong Kong, Malásia, Cingapura, Emirados Árabes Unidos, Nova Zelândia e Papua Nova Guiné”.
Em particular, CCA Protect fornece sistemas de proteção de corpo rígido e mole até o Nível IV, bem como blindagem de veículo capaz de resistir a projéteis anti-tanque. O'Shea continuou: “As soluções de blindagem avançada da CCA Protect foram selecionadas para fornecer proteção balística para os helicópteros UH-60 BLACKHAWK e CH-47 CHINOOK das Forças Armadas australianas. As instalações de fabricação da CCA Protect permitem a fabricação de grandes painéis blindados individuais, tornando-os ideais para o projeto Land 400 Fase 2 da Austrália.” Como parte desse projeto, a Austrália atualizará e modernizará sua frota de veículos de reconhecimento de combate.
Para atender às necessidades de seus clientes estrangeiros, CCA Protect realiza uma análise minuciosa de soluções a fim de alcançar um equilíbrio entre custo, mobilidade, proteção e peso. O'Shea concluiu dizendo: “O espaço de combate em rápida mudança está constantemente impulsionando a inovação na indústria de defesa balística. As instalações de produção de última geração do CCA Protect e os engenheiros experientes tornam possível enfrentar esses desafios complexos. A combinação de compostos avançados e técnicas de ligação exclusivas cria materiais de blindagem ultra-leves, duráveis e finos.”
A empresa suíça Garant desenvolve soluções modernas de proteção balística FirmLiner e FlexLiner para diversos tipos de aplicações. Junto com o uso dos materiais mais recentes resultantes de atividades intensivas de pesquisa e desenvolvimento, Garant também possui uma vasta experiência adquirida em programas de longo prazo em cooperação com fornecedores de materiais e usuários finais. Os materiais populares e amplamente usados incluem para-aramida, polietileno, polipropileno e fibra de vidro.
Cerâmica de espinélio transparente para aplicações marinhas
O espinélio transparente (MgAl2O4) é atualmente o material preferido para uso em uma variedade de aplicações marítimas e outras aplicações de defesa. É um material cristalino com uma estrutura cúbica, que é cada vez mais usado para proteger vários sistemas de naves, incluindo sensores, materiais defensivos e "inteligentes" e armas.
Além de sua alta resistência, as cerâmicas de espinélio têm excelente transmitância dos raios ultravioleta (0,2 μm) ao infravermelho médio (5 μm). Para os mastros optrônicos dos submarinos nucleares da classe VIRGINIA da Marinha dos Estados Unidos, é usado vidro de espinélio único, o que aumenta a capacidade de sobrevivência e reduz significativamente os custos de manutenção e ciclo de vida. Anteriormente, vidro de silício e germânio cristalino eram instalados no mastro do optoacoplador L-3 KEO para transmitir luz visível e raios na região do infravermelho médio do espectro, respectivamente. Ambos os materiais, no entanto, revelaram-se insuficientemente resistentes e sujeitos a danos, apesar de terem uma espessura de 3,8 cm. O problema era como fazer a janela com espinélio espesso. Segundo pesquisas, as cerâmicas de espinélio com espessura de 3,8 cm, cujo processo de fabricação é baseado na prensagem a quente, apresentam propriedades ópticas muito boas.
A ponte do destróier americano classe ZUMWALT (DDG 1000) também está equipada com grandes janelas de alta resistência que transmitem luz visível e ondas infravermelhas com comprimento de onda de 5 mícrons e que devem suportar impactos de ondas de até 0,56 kg / cm2. Como o processo de prensagem a quente atinge grandes dimensões, a janela da ponte pode ser feita de um grande pedaço de espinélio. Por outro lado, pode ser produzido por difusão de borda unindo duas ou mais pequenas janelas em uma. A Divisão de Óptica Aplicada do Laboratório de Pesquisa da Marinha dos EUA (NRL) demonstrou a viabilidade de ambas as abordagens.
O Laboratório observou que o método tradicional de crescimento em alta temperatura de um fundido (> 2000 ° C) de espinélio de cristal único é difícil de fazer uma folha com dimensões de mais de alguns milímetros. No processo de resolução deste problema, o NRL determinou que a baixa qualidade da cerâmica de espinélio comercial é devida à mistura desigual do aditivo de sinterização (fluoreto de lítio) com o pó de espinélio, o que leva à porosidade e aprisionamento (resíduo no produto final) deste aditivo de sinterização. Cientistas da NRL desenvolveram um processo patenteado para revestir uniformemente cada partícula de pó de espinélio com um aditivo de sinterização, que permite que o aditivo seja removido durante o processo de prensagem a quente a uma temperatura de cerca de 1600 ° C. De acordo com a NRL, isso permite a produção de cerâmica espinélica totalmente compactada e uniformemente transparente com altas propriedades ópticas, enquanto o processo é escalonável e permite a produção de grandes janelas.
Projetado para ambientes hostis
Cerâmicas de espinélio transparentes também são usadas em outras aplicações de defesa. Entre eles estão lasers de alta potência sendo desenvolvidos para armas de energia dirigida. Do ponto de vista óptico, um dos locais mais problemáticos é a lente de saída (janela), uma vez que o vidro para tais sistemas não possui propriedades térmicas, ópticas e mecânicas suficientemente boas. A razão é que as janelas de vidro têm uma condutividade térmica muito baixa, levando a choques térmicos. A baixa resistência do vidro também torna difícil o uso em ambientes agressivos, de acordo com os cientistas do NRL. Por outro lado, a resistência superior do espinélio permite que seja usado em ambientes agressivos, e sua alta resistência permite janelas mais finas, o que reduz o peso. A NRL desenvolveu uma tecnologia de pó de espinélio ultrapuro que tem sido usada para fazer cerâmica de espinélio com uma perda recorde de baixa absorção de 6 ppm (partes por milhão) / cm a um comprimento de onda de 1,06 μm.
Cerâmicas de espinélio de alta qualidade ótica também são usadas para fazer radomes transparentes ao calor duráveis para mísseis infravermelhos. De acordo com fontes abertas, os materiais existentes, como o silício cristalino, são frágeis e não fornecem transmissão de luz visível. Outro material, a safira (a-Al2O3) tem transmissão limitada em um comprimento de onda de 5 µm. A safira é extremamente resistente a danos mecânicos, pois possui uma dureza notável (9 na escala de Mohs); é o material mais duro depois do diamante e do carboneto de silício (a-SiC). Mas o espinélio transmite perfeitamente a luz visível e tem uma transmitância melhor em comparação com a safira com um comprimento de 5 mícrons. Em um esforço para demonstrar a aplicabilidade prática do espinélio, os cientistas da NRL mudaram o processo de prensagem a quente e fabricaram com sucesso carenagens desse material.
A disponibilidade de cerâmicas de espinélio com altas propriedades ópticas também permitirá a fabricação de escudos leves e óculos de proteção para proteção individual contra IEDs, bem como janelas conformadas para sistemas de vigilância. Pesquisa em 2013 mostrou que espinélio de alumina de magnésio é um excelente candidato para camadas de armadura transparentes endurecidas externas. Pesquisadores que investigaram sistematicamente a fragmentação de três tipos de cerâmica espinélica demonstraram que o modo de fragmentação é um dos principais parâmetros que afetam a resistência balística da cerâmica.
