Wie kugelsichere Schilde funktionieren

1. Materialbasierter Schutz
1) Fasermaterialien (z. B. Kevlar und ultrahochmolekulares Polyethylen): Diese Materialien bestehen aus langen, starken Fasern. Beim Auftreffen eines Geschosses verteilen die Fasern dessen Energie. Das Geschoss versucht, die Faserschichten zu durchdringen, doch die Fasern dehnen sich und verformen sich, wodurch die kinetische Energie des Geschosses absorbiert wird. Je mehr Schichten dieser Fasermaterialien vorhanden sind, desto mehr Energie kann absorbiert werden und desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, das Geschoss zu stoppen.
2) Keramische Materialien: Einige kugelsichere Schilde verwenden Keramikeinsätze. Keramik ist ein sehr hartes Material. Trifft ein Geschoss auf einen Schild mit Keramikanteil, zersplittert die harte Keramikoberfläche das Geschoss und zerbricht es in kleinere Teile. Dadurch wird die kinetische Energie des Geschosses reduziert, und die verbleibende Energie wird von den darunterliegenden Schichten des Schildes, wie beispielsweise Fasermaterialien oder einer Trägerplatte, absorbiert.
3) Stahl und Metalllegierungen: Metallbasierte kugelsichere Schilde basieren auf der Härte und Dichte des verwendeten Metalls. Beim Auftreffen einer Kugel verformt sich das Metall und absorbiert so die Energie des Geschosses. Die Dicke und Art des verwendeten Metalls bestimmen die Wirksamkeit des Schildes beim Abwehren verschiedener Geschosse. Dickere und stärkere Metalle halten auch Geschossen mit höherer Geschwindigkeit und größerer Durchschlagskraft stand.

2. Strukturelle Auslegung zum Schutz
1) Gebogene Form: Viele kugelsichere Schilde haben eine gebogene Form. Diese Formgebung trägt dazu bei, Kugeln abzulenken. Trifft eine Kugel auf eine gebogene Oberfläche, wird sie nicht frontal getroffen und ihre gesamte Energie konzentriert, sondern umgelenkt. Die gebogene Form verteilt die Aufprallkraft auf eine größere Fläche des Schildes und verringert so die Wahrscheinlichkeit eines Durchschlags.
2) Mehrschichtiger Aufbau: Die meisten kugelsicheren Schilde bestehen aus mehreren Schichten. Verschiedene Materialien werden in diesen Schichten kombiniert, um den Schutz zu optimieren. Ein typischer Schild hat beispielsweise eine äußere Schicht aus einem harten, abriebfesten Material (wie einer dünnen Metallschicht oder einem robusten Polymer), gefolgt von Schichten aus Fasermaterialien zur Energieabsorption und einer Trägerschicht, die das Absplittern (kleine Fragmente des Schildmaterials, die Sekundärverletzungen verursachen könnten) verhindert und die verbleibende Energie des Geschosses weiter verteilt.