DE102004009264B4

DE102004009264B4 - Herstellung eines Vorformlings durch Verstärken einer faserartigen Struktur und/oder Verbinden von faserartigen Strukturen untereinander und Anwendung bei der Herstellung von Teilen aus Verbundwerkstoff

Info

Publication number: DE102004009264B4
Application number: DE102004009264.8A
Authority: DE
Inventors: Eric Bouillon; Dominique Coupe; Rémi Pierre Robert Bouvier
Original assignee: SNECMA Propulsion Solide SA
Current assignee: Safran Ceramics SA
Priority date: 2003-03-04
Filing date: 2004-02-26
Publication date: 2017-04-06
Anticipated expiration: 2024-02-27
Also published as: US20040175553A1; GB2401080B; JP4468015B2; JP2004270127A; GB2401080A; US7200912B2; FR2852004A1; DE102004009264A1; FR2852004B1; GB0404598D0; CA2459491C; CA2459491A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Teils aus Verbundwerkstoff mit faserartiger Verstärkung, umfassend Bereitstellen wenigstens einer porösen faserartigen Struktur (20, 30, 36), Festigen der porösen faserartigen Struktur (20, 30, 36), indem in ihrem Inneren ein feuerfester Werkstoff (12, 42) abgelagert wird, der eine teilweise Verdichtung der faserartigen Struktur bewirkt, um den Porenraum in der faserartigen Struktur um einen Wert von höchstens 40% seines Anfangswertes zu reduzieren, so daß die Fasern der faserartigen Struktur untereinander verbunden werden, um zu ermöglichen, daß die faserartige Struktur gehandhabt werden kann ohne verformt zu werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren umfasst Einsetzen steifer Nadeln (10, 40) durch die gefestigte poröse Struktur hindurch, um einen verstärkten gefestigten Vorformling zu erhalten, und Verdichten des Vorformlings, indem im Inneren des verbleibenden Porenraums der faserartigen gefestigten Struktur (20, 30, 36) eine Matrize abgelagert wird, um das Teil aus Verbundwerkstoff zu erhalten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von faserartigen Vorformlingen ausgehend von einer oder mehreren faserartigen porösen Strukturen. Ein Anwendungsgebiet der Erfindung ist insbesondere die Herstellung von faserartigen Vorformlingen, die zur Herstellung von Teilen aus Verbundwerkstoff bestimmt sind, insbesondere von Teilen aus thermostrukturellem Verbundwerkstoff.
Thermostrukturelle Verbundwerkstoffe zeichnen sich durch ihre guten mechanischen Eigenschaften und ihre Fähigkeit, diese Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen beizubehalten, aus. Sie werden insbesondere zur Bildung von strukturellen Teilen auf dem Gebiet der Luft- und Raumfahrt verwendet. Typische Beispiele für thermostrukturelle Werkstoffe sind Kohlenstoff/Kohlenstoff(C/C)-Verbundwerkstoffe, welche eine faserartige Verstärkung aus Kohlenstoff umfassen, die durch eine Kohlenstoffmatrize verdichtet ist, und Verbundwerkstoffe mit Keramikmatrize (CMC). Die CMC-Werkstoffe umfassen eine faserartige Verstärkung, die aus feuerfesten Fasern (im Allgemeinen Kohlenstoff oder Keramik) ausgebildet und durch eine Keramikmatrize oder eine gemischte Kohlenstoff-/Keramikmatrize verdichtet werden. Eine Zwischenphasenschicht, zum Beispiel aus pyrolytischem Kohlenstoff (PyC) oder Bornitrid (BN) kann zwischen die Fasern der Verstärkung und die Keramikmatrize eingeschoben werden, um das mechanische Verhalten des Werkstoffes zu verbessern.
Die Herstellung eines Teils aus C/C-Verbundwerkstoff oder CMC umfaßt normalerweise die Herstellung eines faserartigen Vorformlings, der dazu bestimmt ist, die Verstärkung des Verbundwerkstoffes zu bilden, und die Verdichtung des Vorformlings durch eine Kohlenstoff- oder eine Keramikmatrize, eventuell nach Ausbildung einer Zwischenphasenschicht auf den Fasern des Vorformlings.
Der Vorformling wird ausgehend von faserartigen mono- oder bidirektionalen Texturen wie Fäden, Kabeln, Bändern, Geweben, unidirektionalen Auflagen, Filzschichten usw. hergestellt. Die Formung des Vorformlings umfaßt zum Beispiel Schritte des Wickelns, Webens, Flechtens, Strickens, Drapierens von Schichten.
Die Verdichtung kann auf flüssigem Wege, das heißt durch Imprägnieren des Vorformlings mit einer flüssigen Zusammensetzung erfolgen, welche einen Vorläufer des Kohlenstoff- oder Keramikwerkstoffes der Matrize enthält. Der Vorläufer ist typischerweise ein Harz, das – nach Vernetzung – einer thermischen Karbonisierungs- oder Keramisierungsbehandlung unterzogen wird.
Die Verdichtung kann auch auf gasförmigem Wege erfolgen, das heißt durch chemische Infiltration in Dampfphase unter Verwendung einer reaktiven gasförmigen Phase, welche einen oder mehrere Vorläufer der Keramikmatrize enthält. Die gasförmige Phase diffundiert im Inneren des Porenraums des faserartigen Vorformlings, um unter besonderen Temperatur- und Druckbedingungen durch Zerlegung eines Bestandteils der gasförmigen Phase oder durch Reaktion zwischen mehreren Bestandteilen auf den Fasern eine Kohlenstoff- oder Keramikablagerung zu bilden.
Die oben genannten Verfahren zur Herstellung von Teilen aus C/C-Verbundwerkstoff oder CMC sind an sich hinlänglich bekannt.
Die mechanischen Eigenschaften eines Teils aus Verbundwerkstoff mit faserartiger Verstärkung sind insbesondere von der Widerstandsfähigkeit der faserartigen Verstärkung unter verschiedenen Belastungen abhängig.
Wenn somit die faserartige Verstärkung durch einen Vorformling gebildet wird, welcher durch Stapelung von zweidimensionalen Schichten ausgebildet wird, kann es erforderlich sein, eine gute Verbindung zwischen den Schichten untereinander zu gewährleisten. Diese Widerstandsfähigkeit der Verstärkung in Querrichtung in Bezug auf die Schichten (oder Richtung Z) kann auf hinlänglich bekannte Weise durch Nadelung der übereinander gelegten Schichten erhalten werden. Dennoch kann sich die Nadelung als unzureichend oder schwer durchführbar erweisen. Vor allem im beispielhaften Fall von Fasern aus Keramik wird die Nadelung eine zerstörerische Wirkung auf die Fasern haben, woraus sich eine Schwächung der Widerstandsfähigkeit der Verstärkung auf der Ebene der Schichten ergibt.
Ferner sind mehrschichtige faserartige Strukturen bekannt, in denen die Verbindungen zwischen den Schichten durch Weben oder Flechten gewährleistet werden. Dennoch erfordert ein gutes mechanisches Verhalten in Richtung Z einen hohen Bindungswert zwischen den Schichten, was zu einer steifen faserartigen Struktur führt, die sich wenig dazu eignet, in Form gebracht zu werden, selbst, wenn das Formen eine Verformung mit begrenztem Ausmaß erfordert.
Dieser Nachteil kommt auch im Fall von faserartigen Strukturen zum Tragen, welche aus Schichten bestehen, die untereinander durch Nähen verbunden sind. Zudem ist im Fall von Texturen aus Keramikfasern die Verwendung eines Keramikfadens zum Nähen der Schichten eine heikle Angelegenheit.
Ferner kann es für den Fall, daß Teile mit komplexer Form hergestellt werden sollen, schwierig, ja unmöglich sein, in einem einzelnen Teil einen Vorformling herzustellen, der eine Form aufweist, die jener des herzustellenden Teils ähnelt. Eine bekannte Lösung besteht daher darin, den Vorformling durch Zusammenfügen von mehreren faserartigen Strukturen, die von einfacher Form sind, herzustellen. Eine wirksame Verbindung zwischen den faserartigen Strukturen muß somit bereitgestellt werden, um eine Verschlechterung des in Betrieb befindlichen Teils aus Verbundwerkstoff aufgrund einer Entfestigung des faserartigen Verstärkungsvorformlings zu vermeiden.
Das Dokument WO 97/06 948 A1 beschreibt ein Verfahren, das darin besteht, steife Nadeln durch eine Struktur, welche aus übereinander gelegten faserartigen Schichten besteht, die durch ein Harz vorimprägniert sind, oder durch mehrere Strukturen, die zusammen zu fügen sind und aus faserartigen Schichten bestehen, die durch ein Harz vorimprägniert sind, hindurch einzusetzen. Die Nadeln werden zuvor in einen Block aus komprimierbarem Werkstoff wie Elastomer eingefügt. Der Block komprimierbaren Werkstoffs, der mit Nadeln versehen ist, wird auf eine Oberfläche einer Struktur geführt, welche aus vorimprägnierten Schichten besteht. Eine Ultraschallenergie wird auf die Nadeln angewendet, während gleichzeitig der Block komprimiert wird, in den die Nadeln so eingefügt sind, daß die Nadeln in das Innere der Struktur bewegt werden, die aus vorimprägnierten Schichten besteht, so daß eine solche Struktur verstärkt oder mit einer darunter liegenden Struktur verbunden wird. Danach wird ein Teil aus Verbundwerkstoff mit Harzmatrize durch Vernetzung des Harzes erhalten.
Ein solches Verfahren ist auf die Herstellung von Verbundwerkstoffen mit organischer Matrize beschränkt. Im Dokument WO 97/06 948 A1 wird ferner angeführt, daß die Nadeln nach der Vernetzung des Harzes eingefügt werden können. Dennoch ist leicht zu verstehen, daß das Verfahren somit nur auf dünnen Strukturen umgesetzt werden kann, es sei denn, es werden Nadeln aus sehr steifem und widerstandsfähigem Werkstoff verwendet, insbesondere Metallnadeln und/oder Nadeln mit einem relativ großen Durchmesser. Daher ist für Teile aus thermostrukturellem Verbundwerkstoff, die dazu bestimmt sind, während des Betriebs sehr hohen Temperaturen ausgesetzt zu werden, die Verwendung von Metallnadeln nicht wünschenswert, und zwar sowohl aufgrund der geringeren Widerstandsfähigkeit des Metalls gegenüber solchen Temperaturen als auch aufgrund der unterschiedlichen Dehnungen zwischen dem Metall und den Kohlenstoff- oder Keramikbestandteilen des Verbundwerkstoffes. Ferner kann die Verwendung von Nadeln mit großem Durchmesser aufgrund der auf diese Weise in die Struktur des Verbundwerkstoffes eingeführten Heterogenität unerwünscht sein.
Im Dokument WO 97/06 948 A1 wird außerdem angeführt, daß die Nadeln in trockene, das heißt nicht vorimprägnierte, faserartige Schichten eingefügt werden können. Dies würde aber nicht genügen, um einer Anordnung von faserartigen Schichten oder mehreren, zusammengefügten Anordnungen eine ausreichende Widerstandsfähigkeit zu verleihen, damit diese ohne Verformung gehandhabt werden können. Die Verwendung von Werkzeugen ist somit notwendig, um die erwünschte Form vor der Verdichtung der faserartigen Schichten beizubehalten, wobei sich das als teuer und schwer umsetzbar herausstellen kann, insbesondere für den Fall, daß die herzustellenden Teile aus Verbundwerkstoff eine komplexe Form aufweisen.
US 4 515 847 A lehrt ein Verfahren zum Herstellen einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verstärkungsstruktur, wobei mehrere Gewebeschichten gestapelt und mit Nadeln in Z-Richtung durchbohrt werden.
GB 624 939 A lehrt eine Verbrennungskammer mit einer Keramikwand, an welche Nadeln geschweißt sind.
DE 38 74 349 T2 lehrt ein Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes aus einem Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbundmaterial.
US 6 436 507 B1 lehrt ein Verfahren zum Erhalten von Verbundstoffen mit Z-Nadel-Verstärkungen.
Aufgabe und Kurzdarstellung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, ein Verfahren vorzuschlagen, welches es ermöglicht, ohne die zuvor genannten Nachteile eine Verstärkung einer faserartigen Struktur oder eine Verbindung zwischen mehreren faserartigen Strukturen herzustellen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung hat diese zur Aufgabe, ein Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung eines Teils aus Verbundwerkstoff mit faserartiger Verstärkung ausgehend von mindestens einer porösen faserartigen Struktur vorzuschlagen, wobei gemäß diesem Verfahren die poröse faserartige Struktur gefestigt wird, indem im Inneren dieser Struktur eine Ablagerung eines feuerfesten Werkstoffes durchgeführt wird, wodurch es zu einer teilweisen Verdichtung der faserartigen Struktur kommt, so daß die Fasern der faserartigen Struktur untereinander verbunden werden, um zu ermöglichen, daß die faserartige Struktur ohne Verformung gehandhabt wird, wobei gleichzeitig der Großteil des anfänglichen Porenraums der faserartigen Struktur frei gelassen wird, und wobei steife Nadeln durch die gefestigte poröse Struktur hindurch eingesetzt werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung hat diese zur Aufgabe, ein Verfahren nach Anspruch 2 zur Herstellung eines Teils aus Verbundwerkstoff mit faserartiger Verstärkung vorzuschlagen, bei dem faserartige poröse Strukturen untereinander verbunden werden, um einen Vorformling mit der gewünschten Form zu erhalten, wobei bei diesem Verfahren jede faserartige poröse Struktur gefestigt wird, indem im Inneren dieser Struktur eine Ablagerung eines Werkstoffes erfolgt, wodurch eine teilweise Verdichtung der faserartigen Struktur durchgeführt wird, so daß die Fasern der faserartigen Struktur untereinander verbunden werden, um zu ermöglichen, daß die faserartige Struktur ohne Verformungen gehandhabt wird, wobei der Großteil des anfänglichen Porenraums der faserartigen Struktur frei gelassen wird, wobei die faserartigen gefestigten Strukturen vereint werden, und wobei diese untereinander verbunden werden, indem Nadeln, die aus steifem Werkstoff bestehen, durch die vereinten faserartigen gefestigten Strukturen hindurch eingesetzt werden.
Die Erfindung ist insofern bemerkenswert, als daß das Einsetzen der Nadeln im Stadium der gefestigten faserartigen Struktur erfolgt.
Daraus ergeben sich mehrere bedeutende Vorteile im Vergleich zu einem Einsetzen, das auf trockenen oder durch Harz vorimprägnierten oder bereits durch ein vernetztes Harz verdichteten faserartigen Strukturen erfolgt.
In der Tat sind in einer gefestigten faserartigen Struktur die Fasern untereinander verbunden, so daß das Einsetzen der Nadeln ohne Verformung der faserartigen Struktur erfolgen kann, und ohne, daß es zu diesem Zweck notwendig wäre, die faserartige Struktur in einem Werkzeug zu halten.
Außerdem kann die faserartige Struktur gefestigt werden, nachdem sie in Form gebracht worden ist. Die Einsetzdichte der Nadeln kann somit hoch sein, da sich das Problem der Verformungsfähigkeit der verstärkten Struktur nicht mehr stellt.
Insbesondere für den Fall, daß Vorformlinge mit komplexen Formen hergestellt werden, wird das industrielle Verfahren vereinfacht. In der Tat können die Vorformlinge durch Zusammenfügen von faserartigen Strukturen, die einfache Formen aufweisen und deren vorherige und getrennte Festigung erleichtert wird, hergestellt werden.
Außerdem wird, da eine gefestigte faserartige Struktur teilweise verdichtet ist, das Halten in Position der Nadeln nach ihrem Einfügen besser gewährleistet als bei einer trockenen Struktur, in der die Fasern frei bleiben.
Darüber hinaus stellt, da der restliche Porenraum einer gefestigten faserartigen Struktur beträchtlich ist, die Gegenwart einer Ablagerung, welche eine teilweise Verdichtung bewirkt, selbst im Fall einer faserartigen Struktur mit großer Dicke kein Hindernis für das Eindringen der Nadeln dar. Daher können Nadeln mit geringem Durchmesser verwendet werden, die aus unterschiedlichen steifen Werkstoffen hergestellt sind, die mit der für den Vorformling ins Auge gefaßten Verwendung kompatibel sind.
Das Festigen der oder jeder faserartigen Struktur erfolgt durch Verringerung des Porenraums um einen Wert von höchstens 40% seines Anfangswertes, insbesondere durch Verringerung des Porenraums um einen Wert zwischen 8% und 40% seines Anfangswertes.
Für den Fall, daß die oder jede verwendete faserartige Struktur einen Porenraum-Volumengehalt zwischen 50% und 70% aufweist, erfolgt das Festigen zum Beispiel, um den Porenraum-Volumengehalt bis auf einen Wert zwischen 40% und 60% zu verringern. Unter Porenraum-Volumengehalt einer faserartigen Struktur ist hier der Anteil des scheinbaren Volumens der faserartigen Struktur zu verstehen, der vom Porenraum belegt wird.
Das Festigen der oder jeder faserartigen Struktur erfolgt durch Bilden einer Ablagerung aus feuerfestem Werkstoff, typischerweise Kohlenstoff und/oder Keramik, insbesondere in dem Fall, in dem der Vorformling dazu bestimmt ist, bei der Herstellung eines Teils aus thermostrukturellem Verbundwerkstoff hergestellt zu werden.
Das Festigen kann somit durch chemische Infiltration in Dampfphase ausgeführt werden. Das Festigen durch Keramikablagerung kann eventuell durchgeführt werden, nachdem eine Zwischenphasenschicht zwischen Fasern und der Keramikablagerung auf den Fasern der faserartigen Struktur ausgebildet worden ist.
Als Alternative dazu kann das Festigen durch Imprägnieren mit Hilfe einer flüssigen Zusammensetzung, welche einen Kohlenstoff- oder Keramikvorläufer enthält, und durch Umwandlung des Vorläufers in Kohlenstoff oder Keramik erfolgen, wobei der Vorläufer ein Harz sein kann.
Es können Nadeln verwendet werden, die durch Verdichtung und Versteifung eines Fadens oder Kabels mit Hilfe einer Matrize hergestellt wurden, zum Beispiel eines Fadens oder Kabels aus Kohlenstoff oder Keramik, die durch eine organische Matrize verdichtet und versteift wurden.
Es können auch Nadeln verwendet werden, die in Form von steifen Monofilamenten hergestellt wurden, zum Beispiel in Form von Monofilamenten mit Kohlenstoffseele, die mit einem Keramiküberzug versehen ist, der durch chemische Ablagerung in Dampfphase erzeugt werden kann, oder in Form von Stäben aus thermostrukturellem Verbundwerkstoff wie C/C oder CMC.
Das Einsetzen der Nadeln kann in mindestens zwei unterschiedliche Richtungen erfolgen.
Die Erfindung läßt sich anhand der folgenden Beschreibung, die beispielhaft, aber nicht einschränkend, und unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen angeführt wird, besser verstehen. Es zeigen:
1 eine stark schematisierte Ansicht, welche die Verstärkung einer faserartigen Struktur gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 stark schematisch eine Ausführungsform des Verfahrens von 1;
3 eine stark schematische Ansicht, welche die Verbindung von faserartigen Strukturen gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
4 eine Fotografie, welche einen gefestigten faserartigen Vorformling zeigt, in den die Nadeln gemäß der Erfindung eingeführt wurden.
Die Erfindung kann auf verschiedene poröse faserartige Strukturen angewendet werden.
Dabei handelt es sich um dreidimensionale faserartige Texturen, insbesondere:

– Strukturen, die zumindest teilweise durch Übereinanderlegen von zweidimensionalen faserartigen Strukturen gebildet werden, wie Schichten von flachem Gewebtem, Gestricktem oder Geflochtenem, unidirektionale Auflagen, die aus Filamentelementen gebildet werden, die untereinander parallel sind, multidirektionale Auflagen, die durch Stapeln und Verbindung untereinander (zum Beispiel durch Nadelung) von undirektionalen Auflagen erzeugt werden, die in unterschiedlichen Richtungen angeordnet sind, Filzschichten usw., wobei die zweidimensionalen Texturen zum Beispiel durch Nadelung oder Nähte miteinander verbunden sind;
– mehrschichtige Strukturen, die zumindest teilweise durch dreidimensionales Weben, Stricken oder Flechten von Fäden oder Kabeln gebildet werden, wobei die Verbindung zwischen den Schichten der Struktur während des Webens, Strickens oder Flechtens durch Fäden oder Kabel erfolgt;
– Strukturen, die zumindest teilweise durch dicke Filze gebildet werden.

Die faserartigen Texturen können in Form von Platten auftreten oder zum Beispiel durch Übereinanderlegen von faserartigen Schichten auf einem Träger geformt werden, welcher eine besondere Form aufweist, die jener entspricht, die für die Textur gewünscht wird.
Wenn die faserartigen Texturen zur Herstellung von Vorformlingen bestimmt sind, um Teile aus thermostrukturellem Verbundwerkstoff herzustellen, sind die Fasern, aus denen die Texturen bestehen, typischerweise aus Kohlenstoff oder Keramik oder aus einem Vorläufer von Kohlenstoff oder Keramik, wobei die Umwandlung des Vorläufers durch Wärmebehandlung in einem Stadium erfolgt, das nach dem Stadium der Herstellung der faserartigen Struktur kommt.
Gleich ob es sich um eine Verstärkung einer faserartigen Struktur oder um die Verbindung von mehreren faserartigen Strukturen durch das Verfahren gemäß der Erfindung handelt, die poröse(n) faserartige(n) Struktur(en) wird/werden zunächst gefestigt.
Die Festigung wird durchgeführt, indem im Inneren der faserartigen Struktur ein feuerfester Werkstoff abgelagert wird, der die Fasern der Struktur untereinander verbindet, so daß die faserartige Struktur bequem gehandhabt werden kann, ohne verformt zu werden, wobei aber gleichzeitig der Großteil des anfänglichen Porenraums der faserartigen Struktur frei gelassen wird.
Die Festigung besteht somit aus einer teilweisen Verdichtung, die zu einer Verringerung des anfänglichen Porenraums führt, wobei diese Verringerung vorzugsweise höchstens bei 40% des anfänglichen Porenraums, typischerweise zwischen 8% und 40% liegt.
Im Fall einer faserartigen Struktur mit einem Porenraum-Volumengehalt zwischen 50% und 70% führt die Festigung typischerweise zu einer Reduktion dieses Volumengehalts auf einen Wert zwischen 40% und 60%.
Die gefestigte faserartige Struktur bleibt somit sehr porös.
Die Festigung kann durch chemische Infiltration in Dampfphase ausgeführt werden. In diesem Fall wird die faserartige Struktur, die eventuell in ein Werkzeug eingesetzt wurde, in dem sie in der gewünschten Form gehalten wird, in einem Ofen angeordnet, in den eine reaktive gasförmige Phase eingeführt wird, welche einen oder mehrere Vorläufer des für die Festigung abgelagerten Werkstoffes enthält. Unter besonderen, festgelegten Druck- und Temperaturbedingungen diffundiert die gasförmige Phase im Inneren des Porenraumes der faserartigen Struktur, um dort die gewünschte Ablagerung des Werkstoffes durch Zerlegen eines Bestandteils der gasförmigen Phase, die Vorläufer des Werkstoffes ist, oder durch Reaktion zwischen mehreren Bestandteilen zu bilden.
Die Verfahren chemischer Infiltration in Dampfphase zur Ausbildung einer Ablagerung von feuerfestem Werkstoff wie Kohlenstoff oder Keramik sind wohl bekannt.
Somit kann im Fall von Kohlenstoff eine gasförmige Phase, welche Methan oder Propan oder eine Mischung aus beiden umfaßt, unter einem Druck von weniger als 25 kPa und bei einer Temperatur zwischen 950°C und 1100°C verwendet werden.
Für eine keramische Ablagerung wie Siliziumkarbid (SiC) wird die chemische Infiltration in Dampfphase zum Beispiel bei einer Temperatur von ungefähr 900°C bis 1050°C und unter einem Druck von weniger als 25 kPa unter Verwendung einer reaktiven gasförmigen Phase durchgeführt, welche einen Methyltrichlorsilan-(MTS)Vorläufer von SiC und Wasserstoffgas (H₂) enthält. Letzteres dient als Vektorgas, um die Diffusion der reaktiven gasförmigen Phase im Inneren der faserartigen Struktur zu begünstigen und dort durch Zerlegen von MTS eine SiC-Ablagerung zu bilden. Ein Verfahren zum Bilden von SiC-Matrize durch chemische Infiltration in Dampfphase wird im Dokument US 5 738 908 A beschrieben.
Eine Zwischenphase aus pyrolytischem Kohlenstoff (PyC) oder Bornitrid (BN) kann vor der Ablagerung der SiC-Festigungs-Matrizenphase auf den Fasern des Vorformlings gebildet werden. Diese Zwischenphase kann durch chemische Infiltration in Dampfphase ausgebildet werden, so wie im Dokument US 4 752 503 A beschrieben.
Die Festigung kann auch auf flüssigem Wege erfolgen.
Zu diesem Zweck wird die eventuell in einem Werkzeug gehaltene faserartige Struktur durch eine flüssige Zusammensetzung imprägniert, welche einen Vorläufer des abzulagernden Werkstoffes enthält.
Der Vorläufer ist typischerweise ein Harz. Um eine Festigung durch Ablagerung von Kohlenstoff durchzuführen, wird ein organisches Harz verwendet, das einen von Null verschiedenen Koksgehalt aufweist, zum Beispiel ein Phenolharz. Um eine Festigung durch Ablagerung von Keramik, zum Beispiel SiC, durchzuführen, kann ein Harz vom Typ Polycarbosilan (PCS) oder Polytitancarbosilan (PTCS) verwendet werden.
Das Harz kann in einem geeigneten Lösemittel, zum Beispiel in Ethylalkohol, im Fall von Phenolharz, oder in Xylen, im Fall von PCS oder PTCS, aufgelöst werden.
Nach dem Imprägnieren wird das Lösemittel durch Trocknung entfernt, das Harz vernetzt und letzteres durch Wärmebehandlung (Karbonisierung oder Keramisierung) in Kohlenstoff oder Keramik umgewandelt. Diese Verfahren, bei denen eine Kohlenstoff- oder Keramikablagerung auf flüssigem Wege bereitgestellt wird, sind wohl bekannt.
Um die Menge an Werkstoff, die für die Festigung abgelagert wird, zu begrenzen, erfolgt das Imprägnieren mit einem Harz, das einen Gehalt an festem Rückstand aufweist, der nach Wärmebehandlung nicht zu hoch ist, und/oder mit einem Harz, das in einem Lösemittel ausreichend verdünnt ist. Der Großteil des anfänglichen Porenraums der faserartigen Struktur wird nach dem Trocknen und dem Vernetzen des Harzes zunächst für eine Fraktion und nach dem Karbonisieren oder Keramisieren für den Rest wiederhergestellt.
1 stellt schematisch ein Verfahren zum Einsetzen von Nadeln in eine gefestigte faserartige Struktur mit dem Ziel der Verstärkung dieser Struktur dar.
Das Einsetzen der Nadeln erfolgt vorteilhafterweise durch ein Verfahren wie jenes, das im Dokument WO 97/06 948 A1 beschrieben wird. Wie in 1 dargestellt, werden die einzusetzenden Nadeln 10 vorher in einen Block 12 aus komprimierbarem Werkstoff eingefügt, zum Beispiel in einen Schaumstoff oder ein Elastomer. Die Nadeln erstrecken sich zwischen zwei gegenüber liegenden Flächen 12a, 12b des Blocks 12. Der Block wird durch eine 12a dieser Flächen mit einer Oberflächenzone 20a der zu verstärkenden gefestigten faserartigen Struktur 20 in Berührung gebracht. Ein Meßwandler 14, der mit einem Ultraschallgenerator (nicht dargestellt) verbunden ist, wird mit Druck auf die andere Fläche 12b des Blocks 12 angewendet, so daß die Nadeln durch Anwenden von Ultraschallenergie und Kompression des Blocks 12 durch die gefestigte faserartige Struktur hindurch bewegt werden.
Falls erforderlich, wird das Verfahren wiederholt, um die faserartige Struktur 20 in ihrer Gesamtheit oder teilweise, je nach Verstärkungsbedarf, zu verstärken.
Die Einsetzdichte der Nadeln wird je nachdem, ob eine homogene oder nicht-homogene Verstärkung der faserartigen Struktur gewünscht wird, als konstant oder nicht konstant gewählt.
Im dargestellten Beispiel werden die Nadeln 10 in eine Richtung eingesetzt, die zur Oberfläche 20a des Vorformlings 20 normal ist.
Die Nadeln 10 werden zum Beispiel aus einem Verbundwerkstoff hergestellt, der durch Verdichten eines Fadens oder Kabels hergestellt ist, der bzw. das aus Kohlenstoff- oder Keramikfasern durch eine Kohlenstoffmatrize oder eine organische Matrize ausgebildet wird, wobei letztere bei Erhöhung auf eine Temperatur, die notwendig ist, um die Verdichtung des Vorformlings zu Ende zu führen, karbonisiert wird. Die organische Matrize wird zum Beispiel durch ein Harz vom Typ Bismaleimid (BMI) gebildet.
Es können auch andere Werkstoffe für die Nadeln verwendet werden, insbesondere Monofilamente, die aus einer Seele aus Kohlenstofffasern bestehen, die durch einen Keramiküberzug, zum Beispiel SiC versteift ist, der durch chemische Ablagerung in Dampfphase erhalten wird. Es können auch Stäbe aus C/C-Verbundwerkstoff oder CMS verwendet werden, zum Beispiel ein Aluminiumoxid/Aluminiumoxid-Verbundwerkstoff.
Es ist auch festzustellen, daß die Nadeln 10 in eine Richtung eingesetzt werden können, die in Bezug auf die Normale zur Oberfläche 20a der gefestigten faserartigen Struktur 20 gemäß der gewünschten Verstärkungsrichtung um einen von Null verschiedenen Winkel geneigt ist.
Ferner ist festzustellen, daß die Nadeln in mehrere unterschiedliche Richtungen eingesetzt werden können. Somit zeigt 2 eine faserartige Struktur 20, in welcher die Nadeln 10 ₁ in eine Richtung eingesetzt wurden, die in Bezug auf die Normale zur Oberfläche 20a einen von Null verschiedenen Winkel α bildet und in der die Nadeln 10 ₂ in einer Richtung eingesetzt werden, welche einen Winkel β bildet, der von α in Bezug auf die Normale zur Oberfläche 20a verschieden ist. Im dargestellten Beispiel ist der Winkel β gleich α und liegt diesem gegenüber. Abgesehen von der Verstärkung der faserartigen Struktur in den bevorzugten Richtungen, kann das Einsetzen der Nadeln in unterschiedlichen Richtungen der faserartigen Struktur eine vermehrte Schichtspaltungsfestigkeit (Trennung von Schichten) verleihen, wenn sie durch Stapelung von Schichten gebildet ist.
Das Einsetzen der Nadeln in mehrere unterschiedliche Richtungen kann in mehreren aufeinander folgenden Schritten erfolgen, wie in 2 dargestellt, oder in einem einzigen Schritt unter Verwendung eines Blocks aus komprimierbarem Werkstoff, in den die Nadeln in verschiedene Richtungen eingefügt wurden.
Nach dem Einsetzen der Nadeln kann die gefestigte faserartige Struktur einen Vorformling zur Herstellung eines Teils aus Verbundwerkstoff bilden.
Zu diesem Zweck wird der Vorformling durch eine Matrize verdichtet, bis der gewünschte Dichtheitsgrad erreicht ist.
Bei einem Teil aus thermostrukturellem Verbundwerkstoff erfolgt die Verdichtung über eine Kohlenstoff- oder Keramikmatrize.
Die Verdichtung kann durch chemische Infiltration in Dampfphase oder auf flüssigem Wege durchgeführt werden, so wie weiter oben für die Festigung beschrieben.
3 zeigt schematisch ein Verfahren des Einsetzens der Nadeln in mehrere vereinte gefestigte faserartige Strukturen, um diese faserartigen Strukturen untereinander zu verbinden.
Im Beispiel von 3 wird ein faserartiger Vorformling, der zur Herstellung eines Teils bestimmt ist, das eine Kastenfunktion erfüllt, durch Verbindung zwischen zwei gefestigten faserartigen Strukturen 30, 40 hergestellt.
Die faserartige Struktur 30 weist einen U-förmigen Schnitt auf, dessen Zweige 32, 34 durch Flügel 32a, 34a verlängert sind. Diese Struktur kann durch Drapieren von faserartigen Schichten auf eine Form mit entsprechendem Profil erhalten werden. Die Schichten können aus zweidimensionalen faserartigen Strukturen wie zum Beispiel aus Gewebeschichten, unidirektionalen oder multidirektionalen Auflagen oder Filzschichten gebildet werden. Die faserartigen Schichten, die geformt und übereinander gelegt werden, können untereinander zum Beispiel durch Nadelung oder Binden verbunden sein.
Als Alternative dazu kann die faserartige Struktur 30 durch Formen von mehrschichtigem Gewebtem, Gestricktem oder Geflochtenem erhalten werden.
Die faserartige Struktur 30, die eventuell in einem Werkzeug in Form gehalten wird, wird durch chemische Infiltration in Dampfphase oder auf flüssigem Wege, so wie weiter oben beschrieben, gefestigt.
Die faserartige Struktur 36 weist die Form einer Platte auf. Sie kann durch Übereinanderlegen von flachen faserartigen Schichten oder durch dreidimensionales Weben, Stricken oder Flechten erhalten oder durch eine Schicht aus dickem Filz gebildet werden.
Die faserartige Struktur 36 wird durch chemische Infiltration in Dampfphase oder auf flüssigem Wege, wie weiter oben beschrieben, gefestigt.
Die gefestigten faserartigen Strukturen 30, 36 werden, wenn die Struktur 36 mit den Flügeln 32a, 34a in Berührung kommt, aneinander gefügt. Die Festigung der faserartigen Strukturen 30 und 36 kann vorteilhafterweise gleichzeitig ausgeführt werden, wobei die faserartigen Strukturen aufeinander gelegt werden.
Die Verbindung zwischen den faserartigen Strukturen erfolgt, indem Nadeln 40 durch die verbundenen Dicken der Flügel 32a, 34a und der Abschnitte, die zur Struktur 36 benachbart sind, hindurch eingefügt werden.
Das Einsetzen der Nadeln erfolgt wie weiter oben beschrieben. Die Nadeln 40 werden vorher in einen Block 42 aus komprimierbarem Werkstoff eingefügt, zum Beispiel in einen Schaumstoff oder ein Elastomer. Der Block 42 wird durch eine Fläche 42a mit der Fläche 36a der Struktur 36, welche der Fläche 36b gegenüber liegt, die mit den Flügeln 32a, 34a in Berührung ist, in Berührung gebracht. Ein Meßwandler 14, der mit einem Ultraschallgenerator verbunden ist, wird mit Druck auf die Fläche 42b des Blocks 42, die der Fläche 42a gegenüber liegt, angewendet, so daß die Nadeln durch Anwenden von Ultraschallenergie und Kompression des Blocks 42 durch die Strukturen 30, 36 hindurch bewegt werden.
Die Nadeln können senkrecht zur faserartigen Struktur 36 und zu den Flügeln 32, 34a eingefügt werden, wie im dargestellten Beispiel, oder in eine Richtung, welche in Bezug auf die Normale zur faserartigen Struktur 36 einen von Null verschiedenen Winkel bildet.
Es können auch Nadeln in mehrere unterschiedliche Richtungen eingefügt werden.
Ferner ist festzustellen, daß die gefestigten faserartigen Strukturen 30, 36, bevor sie miteinander verbunden werden, durch das Einsetzen von Nadeln verstärkt werden können.
Die Nadeln 40 können aus denselben Werkstoffen hergestellt werden wie weiter oben für die Nadeln 10 angeführt, insbesondere aus Verbundwerkstoff, der durch Verdichtung eines Fadens oder Kabels aus Kohlenstoff oder Keramik mittels organischer Matrize erhalten wurde.
Somit kann ein faserartiger Vorformling komplexer Form hergestellt werden. Natürlich können mehr als zwei faserartige Strukturen untereinander verbunden werden, um einen Vorformling mit gewünschter Form zu erhalten.
Insbesondere kann ein Teile-Vorformling hergestellt werden, der aus einer schmalen Platte oder einem Schleierstoff gebildet ist, die mit Aussteifungen versehen sind, wobei der Schleierstoff und jede Aussteifung vor ihrem Zusammenfügen getrennt gefestigt werden. Faserartige Strukturen im U-Schnitt; wie die Struktur 30 von 3, können als Aussteifungen verwendet werden.
Danach wird ein Teil aus Verbundwerkstoff durch Verdichten des faserartigen Vorformlings erhalten. Die Verdichtung, zum Beispiel durch eine Kohlenstoff- oder Keramikmatrize, kann durch chemische Infiltration in Dampfphase oder auf flüssigem Wege durchgeführt werden, und zwar auf dieselbe Weise wie die Festigung.
Die folgenden Beispiele beziehen sich auf Tests, die durchgeführt wurden, um die Fähigkeit des Verfahrens gemäß der Erfindung in Bezug auf die Verstärkung/Verbindung von gefestigten faserartigen Strukturen hervorzuheben.
Beispiel 1
Zwei faserartige Platten wurden jeweils durch Stapeln von 5 Schichten SiC-Gewebe mit Leinwandbindung gebildet, das aus SiC-Fäden wie jenen, die von der japanischen Firma Nippon Carbon unter der Bezeichnung „Hi-Nicalon” vertrieben werden, hergestellt wurde. Die erhaltenen faserartigen Platten wiesen einen Porenraum-Volumengehalt von ungefähr 60% auf.
Die Festigung der faserartigen Platten durch Bilden einer PyC-Zwischenphase und Ablagerung von SiC erfolgte mit Hilfe chemischer Infiltration in Dampfphase, wobei der Porenraum-Volumengehalt nach dem Festigen auf ungefähr 50% verringert war.
Es wurden Nadeln durch Versteifen eines SiC-Fadens von 500 Filamenten hergestellt, die von der japanischen Firma Nippon Carbon bereitgestellt worden sind, wobei die Versteifung durch Verdichten mit Hilfe eines BMI-Harzes erfolgte. Der Durchmesser der Nadeln betrug ungefähr 0,4 mm.
Die Nadeln wurden durch die übereinander gelegten, gefestigten faserartigen Platten mit einer Dichte von 16 Nadeln/cm² hindurch geführt. Die Fotografie von 4 zeigt die Oberfläche des erhaltenen faserartigen Vorformlings. Das Einsetzen der Nadeln hat keine besonderen Schwierigkeiten bereitet.
Der mit Nadeln versehene Vorformling wurde durch eine SiC-Matrize mittels chemischer Infiltration in Dampfphase verdichtet. Im Zuge des Temperaturanstiegs vor der eigentlichen Verdichtung wurde die BMI-Matrize der Nadeln karbonisiert, wobei die Nadeln ihre Integrität bewahrten.
Somit wurde ein Teil aus SiC/SiC-Verbundwerkstoff erhalten, in dem die Verstärkungsschichten des SiC-Gewebes durch Filamentelemente verbunden waren, welche eine Verstärkung in der Richtung Z bereitstellten, die zu den Gewebeschichten senkrecht war.
Das erhaltene Teil wurde parallel zu den Ebenen der verstärkenden Gewebeschichten einer Scherspannung ausgesetzt. Die gemessene interlaminare Scherfestigkeit lag bei ungefähr 30 MPa.
Als Vergleich wurde ein Teil ausgehend von einem faserartigen Vorformling hergestellt, der aus 10 Schichten desselben SiC-Gewebes bestand und auf dieselbe Weise durch eine SiC-Matrize mittels chemischer Infiltration in Dampfphase verdichtet wurde, aber ohne daß Nadeln eingeführt wurden. Die gemessene interlaminare Scherfestigkeit lag bei lediglich 20 MPa.
Beispiel 2
Eine faserartige Struktur wurde in Form eines mehrschichtigen Gewebes hergestellt, das durch dreidimensionales Weben von Fäden aus SiC-Fasern vom Typ „Hi-Nicalon” erhalten wurde, so wie in Beispiel 1 verwendet. Das Gewebe umfaßte 10 Schichten und wies einen Porenraum-Volumengehalt von ungefähr 65% auf.
Die Festigung der faserartigen Struktur wurde wie in Beispiel 1 durchgeführt, wobei der Porenraum-Volumengehalt nach der Festigung auf ungefähr 55% reduziert war.
Nach dem Festigen wurden in die faserartige gefestigte Struktur Nadeln wie jene von Beispiel 1 mit einer Dichte von 16 Nadeln/cm² eingefügt.
Der erhaltene Vorformling wurde danach durch eine SiC-Matrize mittels chemischer Infiltration in Dampfphase verdichtet.
Beispiel 3
Es wurde wie in Beispiel 2 vorgegangen, wobei die Einsetzdichte jedoch bei 32 Nadeln/cm² lag.
Beispiel 4
Es wurde wie in Beispiel 2 vorgegangen, wobei jedoch Nadeln verwendet wurden, die aus SiC-Monofilamenten mit einem Durchmesser von ungefähr 0,15 mm bestanden, und wobei die Nadeln mit einer Dichte von 110 Nadeln/cm² eingesetzt wurden.
Beispiel 5 (vergleichendes Beispiel)
Es wurde wie in Beispiel 2 vorgegangen, aber ohne den Schritt des Einsetzens von Nadeln.
Untenstehende Tabelle gibt die Werte für die interlaminare Scherfestigkeit, die für die Teile P₂ bis P₅ gemessen wurden, so wie in den Beispielen 2 bis 5 erhalten, und die für die Teile P₃ bis P₅ gemessenen Bruchfestigkeiten bei Zug in die Richtung Z, senkrecht zu den Schichten des Verstärkungsgewebes, wieder.

Teil P₂ P₃ P₄ P₅

Interlaminare Scherfestigkeit (MPa) 35 45 60 25

Bruchfestigkeit bei Zug (MPa) 11 5
Diese Ergebnisse zeigen die deutliche Verbesserung des mechanischen Verhaltens der Teile dank des Einsetzens der Nadeln.
Beispiel 6
Es wurde eine faserartige Struktur in Form eines mehrschichtigen Gewebes hergestellt, daß durch dreidimensionales Weben von Fäden aus Kohlenstoffasern erhalten wurde. Der Porenraum-Volumengehalt des Gewebes lag bei ungefähr 60%.
Eine Platte und eine Aussteifung mit einem Ω Querschnitt wurden mit dem erhaltenen Gewebe ausgebildet und getrennt durch Imprägnieren mit einem Phenolharz, Polymerisation des Harzes und anschließende Karbonisierung des Harzes gefestigt. Nach dem Festigen war der Volumengehalt auf ungefähr 50% reduziert.
Die erhaltenen gefestigten Strukturen wurden aneinander gelegt und durch Einsetzen von Nadeln verbunden, wie unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
Es wurden Nadeln verwendet, die aus SiC-Monofilamenten hergestellt worden waren, wobei die Einsetzdichte bei 110 Nadeln/cm² lag.
Der so erhaltene Vorformling wurde durch eine SiC-Matrize mittels chemischer Infiltration in Dampfphase verdichtet.
Dieses Beispiel zeigt die Bedeutung des Verfahrens gemäß der Erfindung für die einfache Herstellung von Teilen mit komplexen Formen wie jenen Teilen, die aus einer Platte oder einem mit Aussteifungen versehenem Schleierstoff hergestellt werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Teils aus Verbundwerkstoff mit faserartiger Verstärkung, umfassend Bereitstellen wenigstens einer porösen faserartigen Struktur (20, 30, 36), Festigen der porösen faserartigen Struktur (20, 30, 36), indem in ihrem Inneren ein feuerfester Werkstoff (12, 42) abgelagert wird, der eine teilweise Verdichtung der faserartigen Struktur bewirkt, um den Porenraum in der faserartigen Struktur um einen Wert von höchstens 40% seines Anfangswertes zu reduzieren, so daß die Fasern der faserartigen Struktur untereinander verbunden werden, um zu ermöglichen, daß die faserartige Struktur gehandhabt werden kann ohne verformt zu werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren umfasst Einsetzen steifer Nadeln (10, 40) durch die gefestigte poröse Struktur hindurch, um einen verstärkten gefestigten Vorformling zu erhalten, und Verdichten des Vorformlings, indem im Inneren des verbleibenden Porenraums der faserartigen gefestigten Struktur (20, 30, 36) eine Matrize abgelagert wird, um das Teil aus Verbundwerkstoff zu erhalten.
Verfahren zur Herstellung eines Teils aus Verbundwerkstoff mit faserartiger Verstärkung, umfassend Bereitstellen mehrerer faserartiger poröser Strukturen (20, 30, 36), Festigen jeder porösen faserartigen Struktur, indem in ihrem Inneren ein feuerfester Werkstoff (12, 42) abgelagert wird, welcher eine teilweise Verdichtung der faserartigen Struktur bewirkt, um den Porenraum in der faserartigen Struktur um einen Wert von höchstens 40% seines Anfangswertes zu reduzieren, so daß die Fasern der faserartigen Struktur untereinander verbunden werden, um zu ermöglichen, daß die faserartige Struktur gehandhabt werden kann ohne verformt zu werden, Zusammensetzen der gefestigten porösen faserartigen Strukturen, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren umfasst Vereinen der faserartigen gefestigten Strukturen dadurch, daß diese untereinander verbunden werden, indem Nadeln (10, 40) aus steifem Werkstoff durch die vereinten gefestigten faserartigen Strukturen hindurch eingesetzt werden, um einen faserartigen Vorformling zu erhalten, und Verdichten des Vorformlings, indem im Inneren des verbleibenden Porenraums der oder jeder faserartigen gefestigten Struktur (20, 30, 36) eine Matrize abgelagert wird, um das Teil aus Verbundwerkstoff zu erhalten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Festigung der oder jeder faserartigen Struktur (20, 30, 36) erfolgt, indem der Porenraum um einen Wert zwischen 8% und 40% seines Anfangswertes reduziert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede verwendete faserartige Struktur (20, 30, 36) einen Porenraum-Volumengehalt zwischen 50% und 70% aufweist und die Festigung erfolgt, um den Porenraum-Volumengehalt bis auf einen Wert zwischen 40% und 60% zu verringern.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Festigung der oder jeder faserartigen Struktur (20, 30, 36) durch eine Ablagerung von Kohlenstoff oder Keramik durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Festigung der oder jeder faserartigen Struktur (20, 30, 36) durch chemische Infiltration in Dampfphase erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Festigung der oder jeder faserartigen Struktur (20, 30, 36) durch die Bildung einer Keramikablagerung durch chemische Infiltration in Dampfphase erfolgt, nachdem eine Zwischenphasenschicht zwischen den Fasern und der Keramikablagerung auf den Fasern der faserartigen Struktur gebildet worden ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Festigung der oder jeder faserartigen Struktur (20, 30, 36) durch Imprägnieren mittels einer flüssigen Zusammensetzung, welche einen Vorläufer von Kohlenstoff oder Keramik enthält, und durch Umwandlung des Vorläufers in Kohlenstoff oder Keramik erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zusammensetzung verwendet wird, welche ein Harz, das Vorläufer von Kohlenstoff oder Keramik ist, in Lösung enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Nadeln (10, 40) verwendet werden, die durch Verdichtung und Versteifung eines Fadens oder Kabels mittels Matrize hergestellt wurden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Nadeln (10, 40) verwendet werden, die in Form von steifen Monofilamenten hergestellt wurden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Nadeln (10, 40) in Form von Stäben aus thermostrukturellem Verbundwerkstoff verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsetzen der Nadeln (10, 40) in mindestens zwei unterschiedliche Richtungen erfolgt.