Le domaine des matériaux de protection est immense et se développe rapidement. De nouveaux matériaux élargissent la base technologique des systèmes de protection du personnel et des plates-formes d'armes. Dans le même temps, les pratiques commerciales évoluent, s'éloignant des fournisseurs exclusifs et d'autres modèles traditionnels communs aux industries telles que la défense et la sécurité
L'industrie essaie de répondre rapidement aux besoins croissants des clients militaires, non seulement pour « alléger la charge », mais aussi pour développer des caractéristiques tout aussi importantes de nouveaux matériaux de protection et systèmes de protection blindés.
Cela peut être confirmé par les propos du chef du département de protection du corps chez DSM Dyneema, Marco Manik, qui a déclaré dans l'une de ses interviews: « Nous produisons la fibre synthétique la plus résistante, et c'est la fibre DYNEEMA ».
L'expert du secteur a classé les solutions de sécurité de DSM dans la catégorie « nouvelle vague ou génération de protection balistique ». Les offres de la société, qu'il appelle "l'excellence technologique sans compromis", combinent des matériaux légers et des performances supérieures, offrent un confort ainsi que d'autres caractéristiques de qualité et fournissent aux clients "tout ce dont ils ont besoin pour faire avancer les choses".
Manik a souligné le stratifié HB à base de fibres DYNEEMA comme l'une des avancées technologiques dans les systèmes de protection balistique. En effet, « la fibre DYNEEMA HB est non seulement 15 fois plus résistante que l'acier, mais possède un certain nombre de propriétés très recherchées, auxquelles nous prêtons une attention particulière », a-t-il souligné. a répondu qu'"ils veulent des options toujours plus légères pour leur équipement".
Sherrill Ingstad, responsable des céramiques avancées chez ZM est d'accord avec lui: « Nous constatons une forte demande aux États-Unis et dans d'autres pays pour des systèmes de protection légers, et c'est là que nos efforts sont concentrés aujourd'hui. Nous nous efforçons d'affiner chaque aspect de notre travail - de la technologie des matériaux exclusifs et de la R&D à l'alignement de notre main-d'œuvre et au raffinement de nos processus de fabrication - pour fournir des systèmes légers qui réduisent le fardeau des militaires tout en offrant le niveau de protection requis."
En tant que porte-parole de Ceradyne (qui fait partie de ZM), Ingstad a annoncé que plus de deux millions d'inserts de gilet pare-balles et plus de 100 000 casques de combat améliorés (ESN) ont été fournis à l'armée américaine à ce jour.
Malgré sa masse relativement faible, l'ESN "offre un niveau de protection contre les balles et la fragmentation plus élevé que tout autre casque de combat de l'histoire", a déclaré Ingstad. "Par rapport à d'autres casques de même poids en service, l'ESN augmente le niveau de protection anti-balles et anti-fragmentation de plus de 35%."
Les premiers casques ECH sont entrés en service dans l'armée américaine en 2014.
Le portefeuille d'équipements de protection individuelle de Ceradyne comprend également l'insert de protection léger et amélioré pour les armes légères ESAPI (insert de protection amélioré pour les armes légères) pour protéger le torse des tirs d'armes légères. Les inserts sont disponibles en différentes tailles et s'intègrent dans des sections internes spéciales de gilets pare-balles pour le personnel militaire des deux sexes. « Nous fournissons des inserts de gilet pare-balles au soutien logistique du ministère de la Défense, qui gère ensuite les commandes pour chaque unité individuelle », a déclaré un porte-parole de Ceradyne.
L'entreprise fournit des inserts de protection ESAPI modernes de différents poids. Le contrat actuel du département américain de la Défense prévoit la fourniture d'inserts ultra-petits, petits et moyens dont la masse varie de moins de 2 kg à près de 2,5 kg. Ceradyne propose également des inserts larges et extra-larges pour gilets pare-balles, qui sont légèrement plus lourds.
Ceradyne a commencé à expédier les encarts un mois avant la date prévue en juin dernier. Conformément à celui-ci, la société doit terminer les livraisons de cette commande à la fin de 2017.
Protection des véhicules et de leurs équipages
Le représentant de la société RUAG Defence a donné son évaluation des problèmes et des tâches dans le domaine des matériaux de protection pour véhicules, qui se résument en fait à trouver un compromis entre la rentabilité économique et la réduction de poids maximale possible (cross-road capacité du pays, pont aérien, etc.), mais aussi des solutions qui assurent la protection des équipages et des véhicules eux-mêmes contre une multitude de menaces, plus dynamiques et plus meurtrières. RUAG Defence a également commenté: « Bien entendu, les besoins spécifiques diffèrent d'un scénario à l'autre, mais vous essayez toujours de trouver l'équilibre parfait entre les niveaux de protection et de mobilité. Ceux qui parlent de la volatilité des menaces ont raison, mais nous explorons constamment de nouvelles idées dans le domaine des matériaux et des solutions de conception. »
En outre, le représentant de RUAG a noté le flou des frontières entre les scénarios de menaces modernes et les défis que ces scénarios posent aux fournisseurs de matériaux et de systèmes de sécurité. « Les scénarios de menace ne sont plus aussi précis qu'avant. La distinction entre opérations militaires symétriques et asymétriques s'estompe sous nos yeux, nous avons maintenant besoin de solutions hybrides pouvant couvrir un éventail beaucoup plus large de menaces. »
RUAG s'efforce de relever les défis mondiaux actuels et développe des kits de protection pour une grande variété de véhicules, des véhicules blindés légers 4x4 aux chars de combat principaux tels que LEOPARD 2, et à cet égard, le portefeuille de l'entreprise dans ce secteur est en constante expansion.
Puis le représentant de la société suisse a poursuivi: « Pour la société allemande BMP PUMA, nous fournissons une protection contre les mines ainsi que d'autres composants de protection. RUAG a pris en charge le développement d'une protection complète contre les mines, la protection contre les IED (engins explosifs improvisés) et les projectiles perforants pour les véhicules blindés autrichiens et belges PANDUR I. La production et la livraison de nos kits balistiques Roof PRO pour le fabricant de têtes battent leur plein."
La vice-présidente d'Alcoa Defence, Margaret Cosentino, a noté une autre tendance parallèle et quelque peu concurrente en matière de protection des véhicules. Selon elle, auparavant, une grande attention était accordée au blindage supplémentaire des véhicules qui ont participé aux opérations en Irak et en Afghanistan, et il y a maintenant un retour à la vitesse, à la maniabilité et à la maniabilité en tant que fonctions d'augmentation de la capacité de survie au combat. « Par exemple, dans les opérations spéciales, des véhicules ultralégers sont déployés pour les groupes de combat. Alcoa travaille avec la communauté scientifique de l'armée américaine à travers son nouveau programme Mobile Protected Firepower pour obtenir autant d'informations que possible sur les matériaux innovants et sélectionner la technologie pour un système de tir direct sécurisé de haute précision. »
Les produits d'Alcoa Defence prolongent le cycle de vie des véhicules militaires, avec un portefeuille de produits pour les véhicules existants et nouveaux. En effet, les produits multi-composants d'Alcoa, y compris ceux fabriqués par extrusion, emboutissage, moulage et une gamme complète de produits laminés, se retrouvent sur les véhicules tactiques à roues et les véhicules de combat au sol, allant du blindage en aluminium sur les jeeps HMWWV (en réaction aux IED) et poids lourds tout-terrain HEMTT, et se terminant par des composants en aluminium pour les nouvelles plates-formes, telles que la voiture blindée JLTV.
« D'abord, Alcoa Defence utilise une très large gamme de matériaux dans ses activités, car notre activité se répartit à parts égales entre les produits en aluminium, en titane et en nickel, ce qui nous permet de travailler avec les militaires et les principaux fabricants de produits finis afin d'obtenir les bon matériau, alliage et traitement thermique pour répondre aux exigences des tâches spéciales, - a expliqué Cosentino. « Deuxièmement, nous nous concentrons sur une intégration verticale complète, du matériau à la forme du produit, en passant par l'usinage et l'assemblage final. L'amélioration de l'efficacité d'Alcoa aide nos clients à devenir plus efficaces et plus compétitifs. »
Un autre fournisseur de systèmes de défense pour véhicules militaires est QinetiQ North America (QNA). Les revêtements anti-éclats LAST Armor Spall Liner sont installés sur divers véhicules MRAP de fabrication américaine, et ses sièges BlastRide à absorption d'énergie sont installés dans des BMP et des véhicules blindés de transport de troupes dans différents pays. Jeff Riu, responsable des systèmes de survie de l'entreprise, a déclaré: « De plus, nos solutions de protection RPG passives Q-NET sont installées sur plus de 13 000 véhicules dans le monde, par exemple, elles protègent des machines telles que MAXXPRO, PL-ATU, HEMMT. et STRYKER, ainsi que des plateformes d'autres pays. Le système de protection Q-NET a le potentiel d'être installé sur certaines variantes du véhicule blindé JLTV de l'US Army and Marine Corps. »
QNA développe également des équipements de protection individuelle pour les avions et les hélicoptères, Riu partageant également certaines des recettes de sauce secrètes de son entreprise, qui doivent répondre pleinement aux besoins de ses clients en termes de coût, de poids et de caractéristiques du produit final afin de leur fournir la meilleure solution possible. « Nous y sommes parvenus en travaillant avec une variété de matériaux de qualité supérieure, notamment de l'acier blindé laminé, diverses qualités de céramique et les dernières fibres balistiques de haute qualité. Nous travaillons également sans relâche pour développer de nouvelles solutions innovantes telles que nos sièges à absorption d'énergie et notre technologie d'atténuation du souffle BlastPro. »
Collaboration et partenariat
L'un des sujets brûlants des discussions au sein du secteur des matériaux de sécurité concerne les accords avec plusieurs fournisseurs et autres partenaires (dans certains cas des centaines d'organisations) en plus des accords de partenariat exclusif qui sont courants dans d'autres segments du marché de la défense.
Prenant l'exemple de son entreprise, Marko Manik a évoqué la volonté de DSM d'innover et d'optimiser les nouvelles technologies dans son réseau de partenaires et des investissements internes en recherche et développement.
DSM préfère les partenaires des secteurs de la défense et de la sécurité connexes, et certains de ces partenaires entretiennent une relation plus étroite avec DSM en raison de leur capacité à innover. « Si nous avons un partenaire qui a la capacité d'innover plus vite que n'importe qui d'autre, alors il a un avantage, car en plus de nos produits, il y a aussi des produits finis. C'est pourquoi nous devons travailler avec des partenaires qui sont dans une certaine mesure cohérents avec notre vitesse d'innovation », a déclaré Manik.
Le partenaire commercial le plus récent de DSM Dyneema est First Armor, une filiale du groupe d'investissement KADDB. En juin 2016, First Armor a révélé un panneau rembourré léger porté en combinaison avec un gilet de sécurité. La nouvelle doublure First Armor est en Dyneema HB212. Ce stratifié composite à base d'UHMWPE est excellent pour les systèmes de défense légers et durables créés à l'aide de la technologie DYNEEMA Force Multiplier.
First Armor proposera prochainement plusieurs types de systèmes de protection du corps à base de divers matériaux haute performance développés par DYNEEMA.
Au début de l'année dernière, un autre partenaire de DSM, Point Blank Enterprises, a présenté son système de protection corporelle ALPHA ELITE Black, élargissant la gamme de produits ALPHA ELITE. "Le plus récent ALPHA ELITE Black, un modèle de protection contre les armes légères, est une amélioration par rapport au produit précédent car il réduit le poids de 17% avec le même niveau de protection", a déclaré la société dans un communiqué de presse. Le gilet pare-balles ALPHA ELITE Black utilise la technologie DYNEEMA Force Multiplier de nouvelle génération de DSM.
RUAG ne contourne aucune organisation dans ce domaine et s'efforce d'établir une coopération mutuellement avantageuse. Un porte-parole de RUAG a expliqué que l'entreprise « examine régulièrement le marché des nouveaux designs et matériaux; et nous sommes fiers de la qualité de nos tests et des tests que nous effectuons pour déterminer avec précision les propriétés protectrices des matériaux. Cela permet à RUAG d'adapter les solutions de protection à n'importe quel véhicule et menace à un poids et un coût optimaux. »
M. Riu de QNA a commenté: « Nous avons développé des relations solides avec certains des principaux fabricants de céramiques avancées, de matériaux balistiques et de fibres composites. Tirer parti de ces connexions nous permet de concevoir et de livrer des produits qui surpassent nos concurrents. »
DuPont est un autre fournisseur qui a établi une « position forte » dans la fourniture de matériel pour une variété d'applications. Par exemple, la technologie des fibres synthétiques Kevlar trouve une grande variété d'applications - divers gilets pare-balles, inserts, casques, protection des membres et blindage de véhicule. Tous ces produits augmentent les niveaux de survie du personnel, tandis que les consommateurs reçoivent un matériau de protection de divers degrés de « douceur » ou de « dureté » (termes courants dans ce secteur). « La protection souple fait référence aux gilets et autres équipements, qui sont souvent fabriqués à partir de fibres de tissu et d'autres structures flexibles pour améliorer l'ajustement, le confort et la mobilité des porteurs », a expliqué Joseph Hovanek, technologue en chef chez DuPont Protection Solutions. « La protection dure fait référence aux structures composites plus résistantes, telles que les inserts, les casques et les composants de protection des véhicules, pour lesquelles DuPont propose des feuilles de polyéthylène Tensylon en plus du Kevlar. »
Hovanek a parlé d'un aspect du modèle commercial de DuPont, notant que la société fournit des fibres, des tissus et d'autres structures en Kevlar aux principaux fabricants de gilets, de casques et de véhicules blindés qui utilisent ces matériaux dans la conception et la fabrication de leurs produits. L'expert du secteur a ajouté: « Nous nous concentrons sur le développement de solutions localisées, avec des fabricants de premier plan travaillant avec quatre de nos principaux centres techniques dans différents pays.
En plus de QNA et des autres entreprises mentionnées précédemment qui fournissent des produits à divers utilisateurs finaux, il existe une autre entreprise active dans plusieurs domaines connexes. Combat Clothing Australia (CCA) Protect est un fournisseur mondial de défense et de sécurité avec une vaste expérience dans la conception et la fabrication de protections balistiques pour les humains, les plates-formes au sol et l'aviation. Le directeur commercial de la société, Lee O'Shea, a noté que « CCA Protect est actif sur les marchés de l'Australie, des États-Unis, de Hong Kong, de la Malaisie, de Singapour, des Émirats arabes unis, de la Nouvelle-Zélande et de la Papouasie-Nouvelle-Guinée ».
En particulier, CCA Protect fournit des systèmes de protection de corps durs et souples jusqu'au niveau IV, ainsi que des blindages de véhicules capables de résister aux obus antichars. O'Shea a poursuivi: « Les solutions de blindage avancées de CCA Protect ont été sélectionnées pour fournir une protection balistique aux hélicoptères UH-60 BLACKHAWK et CH-47 CHINOOK des forces armées australiennes. L'usine de fabrication de CCA Protect permet la fabrication de grands panneaux blindés simples, ce qui les rend idéaux pour le projet australien Land 400 Phase 2. » Dans le cadre de ce projet, l'Australie mettra à jour et modernisera sa flotte de véhicules de reconnaissance de combat.
Pour répondre aux exigences de ses clients étrangers, CCA Protect procède à une analyse approfondie des solutions afin d'atteindre un équilibre entre coût, mobilité, protection et poids. O'Shea a conclu en disant: « L'espace de combat en évolution rapide stimule constamment l'innovation dans l'industrie de la défense balistique. Les installations de production de pointe de CCA Protect et ses ingénieurs expérimentés permettent de relever ces défis complexes. La combinaison de composites avancés et de techniques de collage uniques crée des matériaux de blindage ultra-légers, durables et minces. »
La société suisse Garant développe des solutions de protection balistique modernes FirmLiner et FlexLiner pour différents types d'applications. En plus de l'utilisation des matériaux les plus récents résultant d'activités intensives de recherche et de développement, Garant dispose également d'une riche expérience acquise grâce à des programmes à long terme en coopération avec les fournisseurs de matériaux et les utilisateurs finaux. Les matériaux populaires et largement utilisés comprennent le para-aramide, le polyéthylène, le polypropylène et la fibre de verre.
Céramique spinelle transparente pour applications marines
Le spinelle transparent (MgAl2O4) est actuellement le matériau préféré pour une utilisation dans une variété d'applications marines et autres applications de défense. C'est un matériau cristallin avec un réseau cubique, qui est de plus en plus utilisé pour protéger divers systèmes de navires, y compris les capteurs, les matériaux défensifs et "intelligents" et les armes.
En plus de sa haute résistance, la céramique spinelle a une excellente transmittance des rayons ultraviolets (0,2 m) aux infrarouges moyens (5 m). Pour les mâts optroniques des sous-marins nucléaires de classe VIRGINIA de l'US Navy, du verre spinelle unique est utilisé, ce qui augmente la capacité de survie et réduit considérablement les coûts de maintenance et de cycle de vie. Auparavant, du verre de silicium et du germanium cristallin étaient installés sur le mât optocoupleur L-3 KEO pour transmettre respectivement la lumière visible et les rayons dans la région de l'infrarouge moyen du spectre. Cependant, ces deux matériaux se sont avérés insuffisamment résistants et sujets aux dommages, malgré le fait que leur épaisseur était de 3, 8 cm. Le problème était de savoir comment fabriquer la fenêtre à partir de spinelle épais. Selon les recherches, la céramique spinelle d'une épaisseur de 3,8 cm, dont le procédé de fabrication est basé sur le pressage à chaud, présente de très bonnes propriétés optiques.
Le pont du destroyer américain de classe ZUMWALT (DDG 1000) est également équipé de grandes fenêtres à haute résistance qui transmettent la lumière visible et les ondes infrarouges d'une longueur d'onde de 5 microns et qui doivent résister à des impacts d'ondes allant jusqu'à 0,56 kg/cm2. Comme le processus de pressage à chaud évolue vers de grandes dimensions, la fenêtre du pont peut être fabriquée à partir d'un grand morceau de spinelle. A l'inverse, il peut être produit par diffusion de bord joignant deux ou plusieurs petites fenêtres en une seule. La division d'optique appliquée du laboratoire de recherche de la marine américaine (NRL) a démontré la faisabilité de ces deux approches.
Le Laboratoire a constaté que la méthode traditionnelle de croissance à haute température à partir d'un bain de fusion (> 2000°C) à partir de spinelle monocristallin est difficile de réaliser une feuille de dimensions supérieures à quelques millimètres. Dans le processus de résolution de ce problème, le LNR a déterminé que la mauvaise qualité des céramiques de spinelle commerciales est due au mélange inégal de l'additif de frittage (fluorure de lithium) avec la poudre de spinelle, ce qui entraîne une porosité et un piégeage (résidus dans le produit final). de cet additif de frittage. Les scientifiques du NRL ont mis au point un procédé breveté pour enrober uniformément chaque particule de poudre de spinelle d'un additif de frittage, qui permet d'éliminer l'additif lors du processus de pressage à chaud à une température d'environ 1600 ° C. Selon NRL, cela permet la production de céramiques spinelles entièrement compactées et uniformément transparentes avec des propriétés optiques élevées, tandis que le processus est évolutif et permet la production de grandes fenêtres.
Conçu pour les environnements difficiles
Les céramiques spinelles transparentes sont également utilisées dans d'autres applications de défense. Parmi eux, des lasers à haute puissance en cours de développement pour les armes à énergie dirigée. D'un point de vue optique, l'un des endroits les plus problématiques est la lentille de sortie (fenêtre), car le verre pour de tels systèmes n'a pas des propriétés thermiques, optiques et mécaniques suffisamment bonnes. La raison en est que les fenêtres en verre ont une conductivité thermique très faible conduisant à un choc thermique. La faible résistance du verre le rend également difficile à utiliser dans des environnements agressifs, selon les scientifiques du NRL. D'autre part, la résistance supérieure du spinelle lui permet d'être utilisé dans des environnements difficiles, et sa haute résistance permet des fenêtres plus minces, ce qui réduit le poids. NRL a développé une technologie de poudre de spinelle ultrapure qui a été utilisée pour fabriquer des céramiques de spinelle avec une faible perte d'absorption record de 6 ppm (parties par million) / cm à une longueur d'onde de 1,06 m.
Des céramiques spinelles de haute qualité optique sont également utilisées pour fabriquer des radômes durables et transparents à la chaleur pour les missiles infrarouges. Selon des sources ouvertes, les matériaux existants, comme le silicium cristallin, sont fragiles et n'assurent pas la transmission de la lumière visible. Un autre matériau, le saphir (a-Al2O3) a une transmission limitée à une longueur d'onde de 5 µm. Le saphir est extrêmement résistant aux dommages mécaniques, car il a une dureté remarquable (9 sur l'échelle de Mohs); c'est le matériau le plus dur après le diamant et le carbure de silicium (a-SiC). Mais le spinelle transmet parfaitement la lumière visible et a une meilleure transmittance par rapport au saphir d'une longueur de 5 microns. Dans un effort pour démontrer l'applicabilité pratique du spinelle, les scientifiques du NRL ont modifié le processus de pressage à chaud et ont réussi à fabriquer des carénages à partir de ce matériau.
La disponibilité de céramiques de spinelle aux propriétés optiques élevées permettra également la fabrication d'écrans anti-souffle légers et de lunettes de protection individuelle contre les EEI, ainsi que des fenêtres conformes pour les systèmes de surveillance. Des recherches menées en 2013 ont montré que le spinelle d'alumine-magnésium est un excellent candidat pour les couches de blindage transparentes durcies externes. Les chercheurs qui ont systématiquement étudié la fragmentation de trois types de céramiques spinelles ont montré que le mode de fragmentation est l'un des paramètres clés affectant la résistance balistique des céramiques.
