Metaalschuim | Onderzoek en ontwikkeling van ballistische beschermingssystemen voor moderne oorlogsvoering

Wat is ballistischMateriaal? Waar wordt het gebruikt?
De meest voorkomende harde bepantsering zal gebruik maken vanKeramiekPlaten als schotten, maar keramiek verbrijzelt bij impact en verliest zijn energie voor langdurige gevechten. De meeste metalen plaatpantsers hebben hetzelfde probleem: kogels schilferen af ​​bij impact. Deze fragmenten kunnen letsel veroorzaken bij de drager van het pantser. Het aanbrengen van secundaire pantserpatches op het gezicht kan zeer oncomfortabel zijn en de kosten voor het individu, bedrijf of de overheid verhogen. De ontwikkeling van lichtgewicht gevechtstechnologieën zoals vliegtuigen en amfibievoertuigen, evenals de noodzaak om de mobiliteit van grondtroepen te vergroten, vereisen ballistische materialen die het gewicht van het pantser blijven verminderen en tegelijkertijd de ballistische prestaties verbeteren.
Ballistische schilden zijn verkrijgbaar in verschillende soorten en kwaliteiten. Deze materialen worden gebruikt om glas, voertuigbepantsering, kogelwerende vesten en schilden te beschermen. Gelamineerde kunststofplaten bieden een breed scala aan bescherming, van gecertificeerd verzegeld glas tot tertiaire ballistische materialen. Ballistische materialen zijn meestal stijf, maar kunnen ook zacht zijn. Ze kunnen complex zijn, zoals Kevlar, UHMWPE, Lexan of koolstofvezelcomposieten, of eenvoudig, zoalsaluminium, staal, titanium of andere legeringen.
Met de technologische vooruitgang zijn ballistische kogelwerende vesten radicaal veranderd. De markt voor kogelwerende ondershirts maakt een revolutie door die veiliger en lichter is. Dit heeft een nieuw slagveld geopend voor Composite Metal Foam (CMF)-technologie, waardoor deze niet langer wordt gebruikt voor medische ingrepen, variërend van autobumpers tot knievervangingen.
Enkelvoudige of samengestelde schuimmetalen zijn hiervoor verantwoordelijk – dit zijn structurele schuimen in de vorm van holle metalen bollen, die als kernmateriaal in ballistische apparaten worden verwerkt, maar ook als tussenproducten in complexe toepassingen zoals pantserstaal, keramiek en vezelplaat. Het schuim stopt niet alleen de impact van kogels en granaten met hoge snelheid, maar verplettert ze ook volledig. Zelfs pantserdoorborende kogels, die speciaal ontworpen zijn om door pantser heen te scheuren, kunnen er niet doorheen.
Voor de krijger zijn de toepassingen van schuimmetaal in persoonlijke beschermingsmiddelen onder meer:

• Kogelwerende vesten voor algemeen gebruik
• Actieve drijfvesten met kogelwerend vest
• Passieve drijvende kogelwerende vesten
• Tactische ballistische helmen
• Ballistische schouder- en zijbeschermingssets
• Met vizier en rugbescherming
• Ballistische schilden

Voor zware pantservoertuigen en overlevingsuitrusting wordt schuimmetaal voor uiteenlopende toepassingen gebruikt, waaronder:

• Het maken van composietpantser
• Het maken van mijnbestendige bodemplaten voor voertuigen
• Het maken van militaire dropboxen

Wat is schuimmetaal? Wat is schuimmetaal en wat zijn de ongelooflijke eigenschappen ervan?
Schuimmetaal is een poreus metaalmateriaal dat een driedimensionale maasstructuur vormt in een metalen matrix. Omdat er veel poriën in het schuim zitten,metaalschuimDe grootte, het aantal, de uniformiteit, de connectiviteit en de afdichting van de poriën beïnvloeden de eigenschappen. Parameters die nauw verband houden met de eigenschappen van schuimmetalen zijn onder andere poriegrootte, totale porositeit, effectieve porositeit, dichtheid en specifiek oppervlak.
Schuimmetaal, een nieuw type materiaal met zowel metaalachtige eigenschappen als enkele bijzondere fysische eigenschappen van niet-metalen materialen, krijgt steeds meer aandacht. De belangrijkste eigenschappen van schuimmetaal zijn:

• Ultralicht materiaal (75-95% van het volume bestaat uit lege ruimte)
• Zeer hoge porositeit
• Hoge druksterkte gecombineerd met goede energieabsorptie-eigenschappen
• Lage thermische geleidbaarheid
• Hoge sterkte

Impactenergie-absorptieprincipe van schuimmetalen
Naast het commerciële gebruik voor filtratie, geluidsreductie, isolatie en katalysatordragers,metaalschuimenzijn een sterke kandidaat voor toepassing in composietpantsersystemen op het gebied van energieabsorptie.
Als ballistisch beschermingsmiddel is schuimmetaal een lichtgewicht, zeer sterk schuimmateriaal dat wordt vervaardigd met holle metalen bollen ingebed in een massieve metalen matrix. Dit materiaal heeft uitstekende mechanische eigenschappen laten zien in vergelijking met andere metalen. Deze superieure eigenschappen van het schuimmetaal vangen de energie snel op bij impacts met hoge ballistische snelheid, vergeleken met quasi-statische belasting.
Commercieel verkrijgbare energieabsorbers, die doorgaans kinetische mechanische energie absorberen door deze over een lange afstand met een relatief constante spanning samen te drukken of af te buigen, werken op een manier die enigszins lijkt op veren. Ze veren echter terug, waardoor het eerder energieopslagapparaten dan energieabsorbers zijn.
De poreuze structuur van metaalschuim geeft het een unieke spanning-rekcurve; zodra de toegepaste spanning het extrusieplateau overschrijdt, begint het schuim te comprimeren bij een vrij constante spanning tot ongeveer 50-70% rek. De verlenging van de spanning-rekcurve definieert het gedrag van een ideale energieabsorber.

Hoe werkt schuimmetaal op kogelwerende vesten?
Het is bewezen dat schuimmetaal kogelfragmenten opvangt en je beschermt tegen secundaire schade. De meeste militaire kogelwerende vesten gebruiken een Kevlar-achtig materiaal als ruglaag, dat meestal een III-A-classificatie heeft en op zichzelf handvuurwapenkogels tegenhoudt. Zachte vesten houden kogels tegen door energie af te voeren, en aangezien de meeste handvuurwapenkogels niet zo scherp zijn als geweerkogels, hoef je ze alleen maar te vertragen zodat ze je huid niet binnendringen. De schuimmetaallaag fungeert als schokdemper voor de kogels met hogere energie die een harde vest nodig hebben om te stoppen. De uitzettende structuur van demetaalschuimBrengt botsingsenergie veel minder efficiënt over dan vaste componenten. In het impactgebied past het schuim zich gemakkelijk aan het botsende object aan. Deze plastische vervorming absorbeert lokaal mechanische energie. In beide gevallen wordt er zeer weinig van de botsingsenergie door het vaste materiaal geabsorbeerd. Sommige mensen kiezen er ook voor om een ​​derde laag achter het zachte pantser te plaatsen, een zogenaamde traumapad. Dit is een pad dat bestaat uit lagen niet-Newtoniaanse vloeistof en vulling. Dit vermindert de impact van kogelinslagen op de drager verder.