Cómo mejorar el rendimiento anti-abolladura de los cascos antibalas

Definición básica del rendimiento anti-abolladura y estándares de la industria

El rendimiento anti-abolladura de un casco antibalas se refiere a la capacidad de la carcasa y del forro interno del casco para evitar abolladuras permanentes cuando se somete a impactos de alta velocidad (por ejemplo, de balas o metralla) o colisiones por fuerza contundente. Típicamente, la profundidad máxima permitida de abolladura es ≤15 mm, cumpliendo con estándares como NIJ STD 0106.01 y GA 293. Este rendimiento es un indicador crítico para medir la integridad protectora del casco, ya que afecta directamente la probabilidad de supervivencia del usuario bajo impactos no penetrantes.

Mejoras en los materiales: Creando una base sólida para la protección anti-abolladura

1. Evolución de los materiales de la carcasa

Compuestos de fibras de alto módulo como opción preferida: Seleccione compuestos de fibras de alto módulo, como polietileno de ultraalto peso molecular (UHMWPE) y fibras de aramida (Kevlar) de grado IIIA o superior. Mejore la tenacidad al impacto aumentando la densidad areal de la fibra (recomendado ≥600 g/㎡). Estas fibras tienen una resistencia a la rotura superior a 3,5 GPa, lo que permite dispersar eficazmente la energía del impacto y reducir los hundimientos locales.

Diseño de capa intermedia cerámica compuesta: Placas cerámicas compuestas de alúmina (Al₂O₃) o carburo de silicio (SiC) (de 3 a 5 mm de espesor) en el lado interno de la envoltura de fibra. Aproveche la alta dureza de las cerámicas para evitar la concentración de tensiones en el punto de impacto, y combínela con la amortiguación por tenacidad de la capa de fibra para formar un sistema de doble protección de "resistencia dura + absorción blanda".

2. Optimización de los materiales del forro

Revestimiento de espuma de poliuretano (PU) de alta densidad: Sustituye materiales EVA tradicionales por revestimientos de espuma de PU de alta densidad (densidad ≥80 kg/m³). Con una tasa de recuperación tras compresión del ≥90 %, estos revestimientos pueden absorber energía mediante deformación elástica en el momento del impacto, evitando que las abolladuras en la carcasa se transmitan al cráneo.

Estructura innovadora de núcleo de aluminio alveolar: Incorpora núcleos de aleación de aluminio en forma de panal en el revestimiento de PU (tamaño de celda del panal: 5-8 mm; espesor de pared: 0,1-0,2 mm). Aprovecha la estabilidad a compresión de la estructura alveolar para dispersar aún más las cargas de impacto y reducir el riesgo de abolladuras locales.

Innovación en el Diseño Estructural: Optimización de los Caminos de Transmisión de Fuerzas

1. Optimización del Radio de la Superficie Curva

Adopta un diseño "esferoide" para la carcasa del casco. Controla el radio de curvatura de la parte superior entre 120 y 150 mm y el radio de curvatura lateral entre 80 y 100 mm. Esto evita la concentración de energía por impacto causada por diseños planos o de poca curvatura, y dispersa la energía hacia toda la carcasa del casco mediante desviación por superficie curva.

2. Estructura Compuesta Multicapa

Implementa una estructura compuesta de tres capas que consta de "carcasa + capa amortiguadora + forro interior":

La carcasa está hecha de materiales compuestos reforzados con fibra;

La capa amortiguadora utiliza gel de sílice o caucho butílico (de 5 a 8 mm de espesor);

El forro interior está hecho de espuma de PU.

Las tres capas están firmemente unidas mediante un proceso de moldeo por prensado en caliente. Aprovechando las diferencias en el módulo de elasticidad de los distintos materiales, la energía del impacto se absorbe y disipa gradualmente, evitando abolladuras provocadas por la rigidez insuficiente de un solo material.

3. Diseño de Refuerzo de Borde

Añadir tiras de refuerzo de fibra de carbono (15-20 mm de ancho, 2-3 mm de grosor) en los bordes del casco. Esto mejora la resistencia al impacto en los bordes, evita abolladuras o deformaciones locales durante impactos laterales y aumenta la estabilidad estructural general del casco.

Mejoras en el proceso: Garantizar el rendimiento de los materiales y estructuras

1. Procesos de moldeo de precisión

(1) Moldeo de la carcasa: Utilizar moldeo por compresión para la carcasa, controlando la temperatura de moldeo entre 120-150 °C y la presión entre 2-3 MPa. Esto asegura la completa impregnación de las fibras con resina, reduce la porosidad interna (≤1 %) y mejora la densidad del material, evitando un rendimiento local reducido contra abolladuras causado por defectos de proceso.

(2) Moldeo del forro: Adoptar un proceso integrado de inyección con espumación para el forro, a fin de garantizar una uniformidad en la espumación y eliminar puntos de concentración de tensiones provocados por burbujas de aire o densidad irregular.

2. Tecnología de unión en la interfaz

Utilice adhesivos a base de resina epoxi (resistencia al corte ≥15 MPa) para unir firmemente la carcasa, la capa amortiguadora y el forro interior mediante un proceso de termoformado. Esto evita la deslaminación entre capas, garantiza una transmisión eficaz de la energía del impacto entre las capas y evita abolladuras locales causadas por aflojamiento interlaminar.