Cara Meningkatkan Kinerja Tahan Lekuk pada Helm Anti-peluru

Definisi Inti Kinerja Tahan Lekuk dan Standar Industri

Kinerja tahan lekuk pada helm anti-peluru mengacu pada kemampuan cangkang luar dan lapisan dalam helm untuk menghindari lekukan permanen ketika terkena benturan kecepatan tinggi (misalnya, dari peluru atau pecahan peluru) atau benturan tumpul. Biasanya, kedalaman lekukan maksimum yang diizinkan adalah ≤15 mm, sesuai dengan standar seperti NIJ STD 0106.01 dan GA 293. Kinerja ini merupakan indikator penting dalam mengukur integritas perlindungan helm, karena secara langsung memengaruhi probabilitas bertahan hidup pemakai saat mengalami benturan tanpa tembus.

Peningkatan Material: Membangun Fondasi Kuat untuk Perlindungan Anti-Lekuk

1. Iterasi Material Cangkang

Komposit serat modulus tinggi sebagai pilihan utama: Pilih komposit serat modulus tinggi seperti polietilen berbobot molekul sangat tinggi (UHMWPE) dan serat aramid (Kevlar) kelas IIIA atau lebih tinggi. Tingkatkan ketangguhan benturan dengan meningkatkan kepadatan area serat (dianjurkan ≥600g/㎡). Serat-serat ini memiliki kekuatan patah lebih dari 3,5 GPa, yang secara efektif dapat mendispersikan energi benturan dan mengurangi lekukan lokal.

Desain lapisan antara keramik komposit: Pelat keramik alumina (Al₂O₃) atau silikon karbida (SiC) komposit (ketebalan 3-5 mm) dipasang di sisi dalam cangkang serat. Manfaatkan kekerasan tinggi keramik untuk mencegah konsentrasi tegangan pada titik benturan, serta gabungkan dengan peredaman ketangguhan dari lapisan serat guna membentuk sistem perlindungan ganda "resistensi keras + penyerapan lunak".

2. Optimalisasi Material Lapisan Dalam

Lapisan busa poliuretan (PU) berkepadatan tinggi: Gantikan material EVA tradisional dengan lapisan busa PU berkepadatan tinggi (kepadatan ≥80kg/m³). Dengan tingkat pemulihan kompresi ≥90%, lapisan ini mampu menyerap energi melalui deformasi elastis pada saat benturan, mencegah lekukan pada cangkang merambat ke kepala.

Struktur inti aluminium sarang lebah inovatif: Tanamkan inti paduan aluminium berbentuk sarang lebah pada lapisan PU (ukuran sel sarang lebah: 5-8mm; ketebalan dinding: 0,1-0,2mm). Manfaatkan stabilitas tekan dari struktur sarang lebah untuk semakin menyebarkan beban benturan dan mengurangi risiko lekukan lokal.

Inovasi Desain Struktural: Mengoptimalkan Jalur Transmisi Gaya

1. Optimasi Radius Permukaan Melengkung

Mengadopsi desain "mirip sferoid" untuk cangkang helm. Mengontrol jari-jari kelengkungan bagian atas ke 120-150 mm dan jari-jari kelengkungan sisi ke 80-100 mm. Hal ini menghindari konsentrasi energi benturan yang disebabkan oleh desain datar atau kelengkungan kecil, serta mendistribusikan energi ke seluruh cangkang helm melalui pengalihan permukaan melengkung.

2. Struktur Komposit Multi-Lapis

Menerapkan struktur komposit tiga lapis yang terdiri dari "cangkang + lapisan peredam + lapisan dalam":

Cangkang terbuat dari material komposit penguat serat;

Lapisan peredam menggunakan gel silika atau karet butil (ketebalan 5-8 mm);

Lapisan dalam terbuat dari busa PU.

Ketiga lapisan tersebut melekat erat melalui proses pencetakan hot-press. Dengan memanfaatkan perbedaan modulus elastis berbagai material, energi benturan secara bertahap diserap dan didissipasi, mencegah lekukan akibat kekakuan material tunggal yang tidak mencukupi.

3. Desain Penguatan Tepi

Tambahkan strip penguat serat karbon (lebar 15-20 mm, tebal 2-3 mm) pada tepi helm. Ini meningkatkan ketahanan benturan di tepi, mencegah penyok lokal atau pelengkungan saat benturan samping, serta meningkatkan stabilitas struktural keseluruhan helm.

Perbaikan Proses: Memastikan Kinerja Material dan Struktur

1. Proses Pencetakan Presisi

(1) Pencetakan cangkang: Gunakan pencetakan kompresi untuk cangkang, dengan mengatur suhu cetak pada 120-150℃ dan tekanan pada 2-3 MPa. Hal ini memastikan impregnasi serat oleh resin secara menyeluruh, mengurangi porositas internal (≤1%), serta meningkatkan kepadatan material—menghindari penurunan kinerja tahan penyok lokal akibat cacat proses.

(2) Pencetakan lapisan dalam: Terapkan proses pengembusan injeksi terintegrasi untuk lapisan dalam guna memastikan keseragaman pengembusan dan menghilangkan titik konsentrasi tegangan yang disebabkan oleh gelembung udara atau kepadatan yang tidak merata.

2. Teknologi Ikatan Antarmuka

Gunakan perekat berbasis resin epoksi (kekuatan geser ≥15MPa) untuk merekatkan cangkang, lapisan peredam, dan lapisan dalam secara kuat melalui pengepresan panas. Hal ini mencegah pengelupasan antar lapisan, memastikan transmisi energi benturan yang efektif antar lapisan, serta menghindari lekukan lokal akibat longgarnya antar lapisan.