Los cascos balísticos constan principalmente de una carcasa, un revestimiento y un sistema de suspensión. La carcasa absorbe la energía del impacto de proyectiles o metralla a alta velocidad principalmente mediante deformación y fallo estructural. Por consiguiente, el proceso de fabricación de la carcasa del casco desempeña un papel fundamental en su eficacia protectora.
Actualmente, la fabricación de carcasas de cascos balísticos emplea principalmente tecnologías de moldeo de materiales compuestos, que incluyen el laminado manual, el moldeo por transferencia de resina (RTM), el moldeo por compresión y el moldeo de forma final.
1. Proceso de moldeo por laminado manual
El proceso de moldeo por laminación manual, también conocido como moldeo por contacto, es una de las técnicas más antiguas y utilizadas para la fabricación de cascos balísticos compuestos. Este proceso se basa principalmente en el trabajo manual, lo que exige un alto nivel de conocimientos técnicos a los operarios. Estos deben comprender las propiedades estructurales del producto y poseer conocimientos especializados sobre el corte y laminado de materiales reforzados con fibra, así como sobre la preparación de la superficie del molde.
El proceso de moldeo manual ofrece bajos costos de moldeo, fácil mantenimiento y flexibilidad en el tamaño y la forma del producto. El diseño se puede ajustar fácilmente en áreas específicas para cumplir con los requisitos del producto. Además, el proceso de moldeo se puede realizar cómodamente a temperatura ambiente. Sin embargo, generalmente solo es adecuado para producir artículos pequeños. Asimismo, las propiedades mecánicas de los productos terminados tienden a ser no uniformes, lo que resulta en una consistencia deficiente y un rendimiento de protección inestable.
2. Moldeo por transferencia de resina (RTM)
El moldeo por transferencia de resina (RTM) es un proceso de moldeo de materiales compuestos en el que se inyecta una resina de baja viscosidad, como poliéster o epoxi, en un molde cerrado. La resina impregna de forma completa y uniforme fibras de alto rendimiento u otros materiales de refuerzo, que posteriormente se curan para formar el componente final.
En comparación con el laminado manual tradicional, la tecnología RTM produce materiales con una resistencia al impacto superior y propiedades mecánicas más uniformes en toda la estructura. Además, este proceso reduce los costos, permite una producción repetible, garantiza una alta precisión dimensional y produce un acabado superficial liso y uniforme.
Sin embargo, al fabricar componentes compuestos complejos o de gran tamaño, la tecnología RTM puede presentar problemas como un flujo de resina irregular, una impregnación inadecuada de las fibras y ciclos de moldeo excesivamente largos. Estos problemas pueden dar lugar a productos compuestos que no cumplen con las expectativas en cuanto a rendimiento mecánico, resistencia y precisión dimensional.
3. Proceso de moldeo por prensado en caliente
El moldeo por prensado en caliente es uno de los procesos de fabricación más utilizados para materiales compuestos. Los principales factores que afectan la calidad de un casco balístico moldeado son la temperatura, la duración y la presión del moldeo.
El proceso comienza con la preparación de un preimpregnado a partir de fibras de alto rendimiento seleccionadas y una resina termoestable o termoplástica. A continuación, se precalienta el molde y se mantiene a una temperatura específica. Los operarios colocan el preimpregnado en el molde de una prensa hidráulica de moldeo de compuestos, sujetan los bordes y cierran el molde. El molde se calienta a la temperatura de moldeo requerida, se presuriza, se mantiene a dicha temperatura, se enfría y se abre. Finalmente, los operarios retiran el producto terminado y lo recortan.
Durante todo el proceso de moldeo por prensado en caliente, las condiciones de moldeo deben controlarse rigurosamente. Por ejemplo, la temperatura de curado para los cascos compuestos de UHMWPE normalmente no supera los 130 °C.
4. Tecnología de conformado de forma casi final
La tecnología de conformado de forma casi final, también conocida como moldeo en gel, es un método de conformado avanzado ampliamente utilizado en cerámica y compuestos de matriz metálica.
El proceso mezcla uniformemente polvos cerámicos o metálicos con aditivos, incluidos monómeros orgánicos y agentes reticulantes, para formar una pasta. Una vez vertida en un molde, un iniciador desencadena la polimerización del monómero, lo que provoca que la pasta se gelifique in situ y se solidifique adquiriendo la forma deseada.
Esta tecnología resulta muy eficaz para la producción de componentes con geometrías complejas y alta precisión dimensional. Los cuerpos en verde resultantes presentan una excelente uniformidad y gran resistencia, lo que ayuda a minimizar la necesidad de mecanizado posterior. Sin embargo, el proceso impone requisitos extremadamente estrictos en cuanto a la pureza de la materia prima y el control de los parámetros operativos.
Las siguientes son las 4 principales tecnologías de moldeo para cascos balísticos de material compuesto:
1) Moldeo por laminado manual: Los productos fabricados mediante este proceso presentan propiedades mecánicas inconsistentes y menor eficiencia de producción, aunque el costo de inversión inicial es bajo. Es adecuado para la producción en lotes pequeños o la personalización.
2) Moldeo por transferencia de resina (RTM): Este proceso produce productos con excelentes propiedades mecánicas y ofrece mayor eficiencia de producción, con un nivel de inversión moderado. Equilibra las necesidades tanto de la producción en lotes como de la personalización.
3) Moldeo por prensado en caliente: Los productos creados mediante este proceso poseen propiedades mecánicas superiores, aunque los costos de producción son altos. Es ideal para la producción en masa estandarizada a gran escala.
4) Moldeo de forma neta: Esta tecnología produce componentes con alta resistencia de preforma y alta eficiencia de producción, aunque a un costo de fabricación más alto. Está diseñada para fabricar piezas complejas que exigen una precisión dimensional excepcional y un alto rendimiento mecánico.
PDH es un destacado fabricante chino de prensas hidráulicas. Ofrecemos prensas y moldes especializados para la producción de cascos balísticos. Contáctenos si necesita nuestros servicios.
