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!uando Peter Gilleece fundou a start-up de coletes à prova de balas Vikela (Zulu para “proteger”), ele não se propôs a imprimir a proteção em 3D, mas, como muitos outros produtos inovadores, a impressão 3D acabou sendo a melhor solução.
O objetivo era uma armadura corporal mais adequada, leve e versátil do que os padrões atuais do mercado. Algo que poderia ser feito sob medida em mais tamanhos, ter a capacidade de dobrar e flexionar com o usuário e ser econômico de fabricar.
Em vez de desenvolver uma maneira de imprimir em 3D o material tecido Kevlar comumente usado ou um dos materiais mais avançados emergentes neste mercado, Vikela deu um passo para trás e reimaginou como o material, o método de fabricação e o design poderiam se alimentar para acabar com algo completamente novo.
Há poucas dúvidas de que a armadura corporal mais comum usada por policiais e alguns militares tem um impacto na mobilidade e na fadiga. Pode restringir o movimento, principalmente durante a corrida ou escalada, e contribuir para a dor lombar ou tensão nas articulações.
Armaduras mal ajustadas podem deixar o usuário exposto a agressores e, para as mulheres, há poucas que podem se adaptar confortavelmente a vários tamanhos de peito e tronco. Por ser desconfortável de usar, aqueles em profissões de alto risco que deveriam usá-lo podem optar por não usá-lo.
Vários avanços materiais surgiram nos últimos anos para lidar com o peso e o volume da armadura, que é usada consistentemente por mais de 90% dos policiais dos EUA. No entanto, as soluções que incorporam Dyneema, compostos de grafeno, armadura líquida e materiais adaptativos são geralmente mais caras do que a armadura corporal tradicional feita de materiais como Kevlar ou aço e difíceis de fabricar em escala.
O mercado global de coletes à prova de balas valia US$ 2,7 bilhões em 2023 e deve chegar a US$ 4 bilhões até 2030, à medida que cresce a demanda por proteção pessoal.
Do que é feita a Vikela?
Com foco principal no conforto, Gilleece desenvolveu um design, processo e material para fabricar coletes à prova de balas em praticamente qualquer tamanho.
“Queríamos algo que pudéssemos fazer variações de tamanho de maneira mais fácil e econômica, então, obviamente, chegamos à impressão 3D”, diz Gilleece.
A indústria de coletes à prova de balas não é estranha à tecnologia de impressão 3D. No entanto, é usado principalmente para testes ergonômicos de projetos e peças de produção em aplicações não balísticas, mas não para a armadura em si.
A armadura Vikela apresenta formas interligadas de seis lados semelhantes à cota de malha, parecendo muito com a pele de tatu. Gilleece não compartilha o material exato, mas o pó de polímero pode ser sinterizado em uma impressora 3D de sinterização seletiva a laser modificada (SLS).
Detalhes sobre seu processo de patente pendente também são mantidos em segredo (trocadilho intencional), exceto que ele diz:
“Há uma etapa extra no processo de sinterização que fornece resistência extra ao material. Em vez de adicionar aditivos através do pó, estamos essencialmente fazendo um tratamento extra em cima do sistema de sinterização para garantir que haja uma boa adesão da camada e para criar força extra.
O processo não é nenhum tipo de jateamento ou pós-processamento de aglutinante. “Você constrói um processo dentro da máquina para melhor se adequar ao seu projeto”, diz Gilleece. “Então você sinteriza, e então você faz o tratamento, e então você coloca outra camada para baixo, e sinteriza, e então você pode fazer um tratamento, ou você pode pular uma camada, dependendo do design.”
O padrão de camada determina se a proteção é mais parecida com uma armadura macia, tradicionalmente feita com kevlar, ou uma armadura dura, geralmente feita com cerâmica ou metais. Vikela pode produzir armadura macia e proteção de nível balístico do mesmo material.
“Quando você olha para a armadura na natureza, como conchas de caracol, há uma mistura de camadas duras e camadas macias e a razão para isso é que você obtém um efeito de amortecimento das camadas mais macias, mas as camadas duras estão lá para impedir a penetração. Então, o que tentamos focar é a capacidade de criar essa camada rígida, pilha de camadas macias dentro da impressão SLS.”
Ao tentar imitar a natureza em uma impressora 3D, Gilleece também acomoda a eficiência da fabricação. A armadura corporal emerge da impressora 3D em uma peça que é simplesmente limpa e inserida no sistema de transporte que mantém a proteção no corpo e pode incluir clipes para câmeras corporais ou outros acessórios.
“Imprimimos o tamanho que precisamos, desde um XL duplo até um extra largo ou qualquer medida personalizada. Não há montagem extra, então podemos oferecer mais eficiência do que se tivéssemos todas essas etapas extras de mão de obra envolvidas.”
Dentro da câmara de construção do SLS, Gilleece empilha e dobra os produtos para aproveitar ao máximo o volume de construção.
Atualmente, a Vikela emprega uma impressora 3D SLS da marca, mas os planos são desenvolver sua própria máquina de uso único.
A impressora personalizada que Gilleece tem em mente removerá alguns graus de liberdade de design. Ao incorporar o “tratamento” na máquina conforme definido pelo projeto, a Vikela tem um processo de fabricação mais eficiente e escalável.
O sistema de transporte é terceirizado para empresas fabricarem de acordo com os projetos e especificações dos clientes da Vikela. Isso oferece aos clientes que já possuem um sistema de transporte a oportunidade de trocar suas placas sólidas pela cota de malha Vikela.
“Se você nos der as medidas, podemos simplesmente imprimi-las para caber no seu sistema de transporte atual”, diz Gilleece. “Portanto, você não precisa atualizar todo o seu estoque de uma só vez.”
Camadas de proteção intercambiáveis e variáveis estão se tornando mais comuns no mercado de coletes à prova de balas, mas o colete padrão oferece um nível de proteção.
Vikela oferece três níveis de proteção. “Dependendo do nível de ameaça, você pode ter sua proteção contra facadas e, se achar que o nível de ameaça é maior, pode colocar sua proteção balística ou sua proteção de rifle. Você não está tendo que carregar toda a massa de tudo isso o tempo todo.”
É seguro?
Testes de campo extensivos são necessários para validar a segurança e a eficácia dos componentes de blindagem em condições do mundo real, incluindo sua capacidade de resistir a fatores ambientais extremos, como calor, umidade e desgaste ao longo do tempo.
A armadura Vikela passou na certificação do Ministério do Interior (Reino Unido) para proteção contra facas e espinhos. Pretende ser certificado com outras organizações internacionais este ano, como o Instituto Nacional de Justiça nos EUA e o VPAM na Alemanha. Testes internos provaram sua eficácia balística, mas obstáculos únicos permanecem para a certificação.
“É aqui que um produto disruptivo tem dificuldades em aprovar regulamentações voltadas para a fabricação tradicional”, diz Gilleece.
Por exemplo, os formulários para solicitar a certificação balística perguntam sobre a pilha de camadas do produto. “Normalmente, isso pode ser para cada cinco camadas de Kevlar, uma camada de cota de malha de aço. A nossa é apenas uma camada de proteção material, o que levanta as sobrancelhas, então, leva muito tempo, quando você está lançando algo novo.”
Embora mais leve do que a armadura padrão, Vikela é alguns milímetros mais grossa, diz Gilleece. “Mas quando você tem um ajuste melhor, não percebe que é mais grosso.”
O conforto para o usuário é o foco da Vikela, além da proteção óbvia. Mesmo um tecido macio de kevlar, de acordo com Gilleece, pode flexionar, mas apenas em uma direção de cada vez, como um cilindro. Vikela pode flexionar em todas as direções ao mesmo tempo.
Um mercado crescente para coletes à prova de balas
Onde Vikela está vendo o maior interesse por sua armadura é nas empresas de segurança privada e no número crescente de pessoas que trabalham em funções voltadas para o público que, hoje, estão considerando a proteção pessoal, como socorristas, funcionários de emergência e outros em funções voltadas para o público. Na verdade, há uma gama crescente de profissionais que querem se sentir seguros e empresas que querem reduzir o risco e a responsabilidade com câmeras corporais e mandatos de equipamentos de proteção.
“Se você pode usar algo que obviamente não aparece sob a camisa, flexiona com o corpo e para de aparecer nos ombros”, diz Gilleese, “é mais provável que você o use e fique mais seguro”.
Este artigo foi inicialmente publicado por All3DP.
