Wie kugelsichere Schilde funktionieren

1. Materialbasierter Schutz
1) Fasermaterialien (z. B. Kevlar und ultrahochmolekulares Polyethylen): Diese Materialien bestehen aus langen, starken Fasern. Beim Auftreffen einer Kugel verteilen die Fasern die Energie der Kugel. Die Kugel versucht, die Faserschichten zu durchdringen, doch die Fasern dehnen und verformen sich und absorbieren so die kinetische Energie der Kugel. Je mehr Schichten dieser Fasermaterialien vorhanden sind, desto mehr Energie kann absorbiert werden und desto größer ist die Chance, die Kugel zu stoppen.
2) Keramikmaterialien: Einige kugelsichere Schilde verwenden Keramikeinsätze. Keramik ist ein sehr hartes Material. Trifft eine Kugel auf einen keramikbasierten Schild, zerschmettert die harte Keramikoberfläche die Kugel und zerlegt sie in kleinere Stücke. Dadurch wird die kinetische Energie der Kugel reduziert, die verbleibende Energie wird dann von den darunterliegenden Schichten des Schildes, wie z. B. Fasermaterialien oder einer Trägerplatte, absorbiert.
3) Stahl und Metalllegierungen: Metallbasierte kugelsichere Schilde basieren auf der Zähigkeit und Dichte des Metalls. Trifft eine Kugel auf das Metall, verformt sich das Metall und absorbiert die Energie der Kugel. Die Dicke und Art des verwendeten Metalls bestimmen, wie effektiv der Schild verschiedene Arten von Kugeln abhält. Dickere und stärkere Metalle können schnelleren und stärkeren Kugeln standhalten.

2. Strukturelles Design zum Schutz
1) Gebogene Form: Viele kugelsichere Schilde haben eine gebogene Form. Diese Konstruktion hilft, Kugeln abzulenken. Trifft eine Kugel auf eine gewölbte Oberfläche, wird sie umgelenkt, anstatt frontal aufzuschlagen und ihre gesamte Energie auf einen konzentrierten Bereich zu übertragen. Die gebogene Form verteilt die Aufprallkraft auf eine größere Fläche des Schildes und verringert so die Wahrscheinlichkeit eines Durchschlags.
2) Mehrschichtkonstruktion: Die meisten kugelsicheren Schilde bestehen aus mehreren Schichten. In diesen Schichten werden verschiedene Materialien kombiniert, um den Schutz zu optimieren. Ein typischer Schild kann beispielsweise eine Außenschicht aus hartem, abriebfestem Material (wie einer dünnen Metallschicht oder einem zähen Polymer) haben, gefolgt von Schichten aus Fasermaterialien zur Energieabsorption und schließlich einer Trägerschicht, die Absplitterungen (das Abbrechen kleiner Fragmente des Schildmaterials und damit verbundene Folgeverletzungen) verhindert und die verbleibende Energie der Kugel weiter verteilt.