TY - GEN A1 - Gerstenberger, Colin A1 - Osiecki, Tomasz A1 - Kroll, Lothar A1 - Scholz, Peter A1 - Seidlitz, Holger T1 - Processing and characterization of cathodic dip coated metal/composite-laminates T2 - Archives of Civil and Mechanical Engineering N2 - The current trend shows an increasing demand for novel technologies, that facilitate a functional integration of fiber reinforced polymers (FRP) in metal based structures, especially in automotive industry. To comply with the requirements of large-scale production the use of fiber reinforced thermoplastics in form of hybrid metal/composite-laminates seems advantageous. By targeted exploitation of their high lightweight potential, combined with suitable capabilities for mass production and good damping properties, cost-effective and weight-optimized parts with high stiffness and load capacity can be provided for future applications. As there is little known about the processing and the mechanical properties of thermoplastic based FRP/metal-laminates, the study focuses on the development of novel hybrid laminates with low residual stresses, made of metallic steel sheets and continuous glass or carbon fiber reinforced polyamide 6. In this context, the influence of several pre-operations like sand blasting, cleaning or primer application on the interlaminar shear strength (ILSS) was examined in addition to their resistance to cathodic dip paint treatment. KW - Fiber reinforced thermoplastics (FRP) KW - Metal/composite-laminates KW - Hybrid laminates KW - Interlaminar shear strength (ILSS) Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.1016/j.acme.2016.03.001 SN - 1644-9665 VL - 16 IS - 3 SP - 467 EP - 472 ER - TY - GEN A1 - Klein, Mario A1 - Podlesak, Frank A1 - Höfer, Kevin A1 - Seidlitz, Holger A1 - Gerstenberger, Colin A1 - Mayr, Peter A1 - Kroll, Lothar T1 - Advanced Joining Technologies for Load and Fibre Adjusted FRP-Metal Hybrid Structures T2 - Journal of Materials Science Research N2 - Multi-material-design (MMD) is commonly realized through the combination of thin sheet metal and fibre reinforced plastics (FRP). To maximize the high lightweight potential of the material groups within a multi-material system as good as possible, a material-adapted and particularly fibre adjusted joining technology must be applied. The present paper focuses on two novel joining technologies, the Flow Drill Joining (FDJ) method and Spin-Blind-Riveting (SBR), which were developed for joining heavy-duty metal/composite hybrids. Tests were carried out with material combinations which are significant for lightweight constructions such as aluminium (AA5083) and carbon fibre-reinforced polyamide in sheet thickness of 1.8 mm. The mechanical testing and manufacturing of those multi-material joints was investigated. Y1 - 2015 U6 - https://doi.org/10.5539/jmsr.v4n4p26 SN - 1927-0585 SN - 1927-0593 VL - 4 IS - 4 SP - 26 EP - 33 ER - TY - RPRT A1 - Kroll, Lothar A1 - Nendel, Wolfgang A1 - Seidlitz, Holger A1 - Gerstenberger, Colin A1 - Osiecki, Tomasz T1 - Bauweisenkonzepte und Auslegung von Krafteinleitungsbereichen bei Hybridstrukturen aus Faser-Kunststoff/Metall-Verbunden im Fahrzeugbau N2 - Als Teil des DFG/AiF-Clusters „Großserientaugliche Prozessketten für hochintegrierte Bauteile aus hybriden Faser-Kunststoff / Metall-Verbunden“ erfolgte im AiF-Projekt 17688 BR/1 die methodische Entwicklung von großserientauglichen Bauweisenkonzepten für Hybridstrukturen aus thermoplastbasierten Faser-Kunststoff/Metall-Verbunden (FK/M-Verbunden) im Fahrzeugbau sowie die Erarbeitung von belastungsgerechten Krafteinlei-tungsbereichen zur Integration der neuartigen Bauteile in metallische Strukturen. Die Pro-jektergebnisse wurden in Form von drei generischen Technologiedemonstratoren am Beispiel von hybriden Pkw-Dachquerträgern veranschaulicht. Dabei wurden zwei Demonstratoren aus FK/M-Verbunden mit Stahl- (HC220Y+ZE, t = 0,25 mm) bzw. Aluminiumdeckschichten (EN AW 5182, t = 0,2 mm) und ein Faser-Kunststoff-Verbund-Dachquerträger (Kohlenstofffaserverstärktes Polyamid 6) mit metallischen Lasteinleitungselementen (HC260LAD+Z100 bzw. AA5754-W, t = 1,0 mm) konzipiert. Im Vergleich zu einer Referenzgeometrie in Stahlbauweise (t = 1,0 mm) konnte bei ver-gleichbaren Steifigkeitseigenschaften eine Masseeinsparung von bis zu 55% mit FK/M-Verbunden und etwa 64% in Faser-Kunststoff-Verbundbauweise prognostiziert werden. Die simulativ ermittelten Ergebnisse werden in Teilprojekt 5 des Clusters experimentell validiert. Im Hinblick auf eine werkstoffgerechte Anbindung der stark anisotropen Bauteile an metallische Grundstrukturen wurden Untersuchungen zum Thermomechanischen Ausformfügeverfahren (TAF) und dem Kleben mittels 2K-Epoxid- und 2K-Polyurethanklebstoffen durchgeführt. Anders als bei etablierten Verfahren aus dem Metallbau, wie dem Nieten, Clinchen oder Schrauben, die auf spanend gebohrten Durchgangslöchern im Faser-Kunststoff-Verbund oder Fügeelementen mit Schneidanteil basieren, findet bei den untersuchten Verfahren keine Schädigung der Faserstruktur statt. Die Ergebnisse aus Kopf- und Scherzugversuchen nach DIN EN ISO 14272 und DIN EN ISO 14273 zeigen eine prinzipielle Eignung des TAF-Verfahrens, sowohl für die Verbindung von FK/M-Hybridlaminaten, als auch FKV mit Metall. In Zugscherprüfungen nach DIN EN 1465 wurde der Einfluss verschiedener Vorbehandlungsmaßnahmen auf die Haftfestigkeit der geklebten Zugscherproben ermittelt. Dabei erwies sich insbesondere die Kombination aus Korundstrahlen und Beflammen mittels Flammenpyrolyse als zielführend. Nach Ermittlung der benötigten Kennwerte wurde eine Simulations- und Auslegungsstrategie für kraftflussgerechte Fügepunkte am Beispiel von thermomechanisch gefügten Verbindungen vorgestellt. Aufgrund der anisotropiespezifischen, inhomogenen dreidimensionalen Spannungszustände in der Umgebung von FKV-Fügezonen wird eine schnittreaktionsbezogene Methodik zur Auslegung von FK/M-Fügezonen empfohlen. In Verbindung mit einer entsprechenden Versagenshypothese erlaubt diese auf Basis von einfachen Fügepunkt-Ersatzmodellen eine einfache ingenieurmäßige Analyse des Fügepunktversagens durch Auslesen der Schnittreaktionen. Des Weiteren wurden in Zusammenarbeit mit TP5 zwei Prozessvarianten zur fertigungs-technischen Umsetzung der hybriden Dachquerträger aufgestellt. In ersten Vorversuchen konnte daran bereits die Herstellung erster Demonstratoren erfolgreich durchgeführt wer-den, die im Rahmen des 35. EFB-Kolloquiums am 25.03.2015 in Bad Boll sowie im EFB-Arbeitskreis Hybride Strukturen am 21.01.2015 in Dresden und 17.06.2015 in Rostock vorgestellt wurden. Das Ziel des Forschungsvorhabens wurde erreicht. Das IGF-Vorhaben „Bauweisenkonzepte und Auslegung von Krafteinleitungsbereichen bei Hybridstrukturen aus Faser-Kunststoff/Metall-Verbunden im Fahrzeugbau“ wurde im Rahmen des AiF/DFG-Clusters „Großserientaugliche Prozessketten für hochintegrierte Bauteile aus hybriden Faser-Kunststoff/Metall-Verbunden“ unter der Fördernummer AiF 17688BR/1 von der Forschungsvereinigung EFB e.V. finanziert und betreut und über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Der Abschlussbericht ist als EFB-Forschungsbericht Nr. 417 erschienen und bei der EFB-Geschäftsstelle und im Buchhandel erhältlich. Y1 - 2015 SN - 978-3-86776-463-6 PB - Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e.V. CY - Hannover ER - TY - CHAP A1 - Scholz, Peter A1 - Schieck, Frank A1 - Müller, Roland A1 - Seidlitz, Holger A1 - Gerstenberger, Colin A1 - Osiecki, Tomasz A1 - Behrens, Bernd-Arno A1 - Vucetic, Milan A1 - Grbic, Nenad A1 - Neumann, André T1 - Umformprozessketten für Bauteile aus Faser-Kunststoff/Metall-Verbunden T2 - Intermezzo der hybriden Werkstofflösungen: Hat Blech eine Zukunft?, Tagungsband des 35. EFB-Kolloquiums Blechverarbeitung 2015 am 24. und 25. März 2015 in Bad Boll N2 - Im Rahmen des DFG-AiF-Clustervorhabens »Großserientaugliche Prozessketten für hochintegrierte Bauteile aus hybriden Faser-Kunststoff / Metall-Verbunden« beschäftigt sich das Fraunhofer IWU, die TU Chemnitz und das IFUM mit der Entwicklung großserienfähiger Prozessketten zur effizienten Verarbeitung von Faser-Kunststoff / Metall (FK/M)-Verbunden zu konturierten Werkstücken, insbesondere unter Berücksichtigung der Anforderungen aus der Automobilindustrie. Dazu werden zwei grundlegende serienfähige Prozessketten für die Fertigung profilierter Bauteile entwickelt: Bei der Prozesskette 1 werden ebene FKM-Verbunde, bestehend aus optimiertem thermoplastischen Faser-Kunststoff und dünnwandigen Metalldecklagen, thermisch unterstützt zu profilierten Strukturbauteilen umgeformt. Die Prozesskette 2 behandelt eine neue Prozessvariante, bei der während der gemeinsamen Umformung von thermoplastischen Faser-Kunst¬stoff-Verbunden und metallischen Blechen die Verbindung der Einzelwerkstoffe zu hybriden Strukturen prozessintegriert erfolgt. Bei der Technologieentwicklung wird die gesamte Prozesskette von der Temperierung der Materialien über das Handling der Einzelkomponenten bis hin zur Umformung und Abkühlung der Teile unter Druckbeanspruchung betrachtet. Für diese Prozesskette wird ein Werkzeug ausgelegt und unter seriennahen Bedingungen umgesetzt. Die Machbarkeit beider Prozessvarianten wird an einem Technologiedemonstrator nachgewiesen und hinsichtlich der Prozessfähigkeit und der Verfahrensgrenzen miteinander verglichen. Als branchenspezifischer Technologiedemonstrator wurde gemeinsam mit den projektbegleitenden Firmen der Dachquerträger einer PKW-Karosserie ausgewählt. An der fertiggestellten Komponente werden die mechanischen Bauteileigenschaften bei statischer Belastung geprüft. Ziel ist die Bewertung des Einsatzpotentials der untersuchten FK/M-Verbunde in Karosseriestrukturen von PKWs unter Leichtbaugesichtspunkten. Auf Basis des erarbeiteten Prozess-Know-hows können die Prozesszeiten und -kosten belastbar kalkuliert werden. Damit steht der Industrie zum Abschluss des Verbundprojekts ein umfassendes Instrument zur prozessorientierten Bauteilauslegung, Technologieplanung und Kalkulation anwendungsbereit für die Serienfertigung zur Verfügung. KW - Metall-Kunststoff-Verbund KW - Faserverstärkung KW - Leichtbau KW - Hybrid Y1 - 2015 UR - http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-332695.html SN - 978-3-86776-452-0 SP - 151 EP - 171 PB - Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e.V. CY - Hannover ER - TY - GEN A1 - Osiecki, Tomasz A1 - Gerstenberger, Colin A1 - Seidlitz, Holger A1 - Hackert, Alexander A1 - Kroll, Lothar T1 - Behavior of Cathodic Dip Paint Coated Fiber Reinforced Polymer/Metal Hybrids T2 - International Journal of Engineering Sciences & Research Technology Y1 - 2015 UR - http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-175536 SN - 2277-9655 VL - 4 IS - 2 SP - 146 EP - 150 ER - TY - GEN A1 - Seidlitz, Holger A1 - Gerstenberger, Colin A1 - Osiecki, Tomasz A1 - Simon, Sylvio A1 - Kroll, Lothar T1 - High-performance lightweight structures with Fiber Reinforced Thermoplastics and Structured Metal Thin Sheets T2 - Journal of Materials Science Research Y1 - 2015 U6 - https://doi.org/10.5539/jmsr.v4n1p28 SN - 1927-0585 SN - 1927-0593 VL - 4 IS - 1 SP - 28 EP - 35 ER - TY - GEN A1 - Osiecki, Tomasz A1 - Seidlitz, Holger A1 - Gerstenberger, Colin A1 - Kroll, Lothar A1 - Scholz, Peter T1 - Customized Metal/Composite Hybrids for Automotive Applications T2 - AutoMetForm - SFU 2014, new materials for vehicle components, november 3rd to 5th 2014, Freiberg, Saxony, conference proceedings Y1 - 2014 SN - 978-3-86012-490-1 SP - 29 EP - 36 PB - Institut für Metallformung CY - Freiberg ER - TY - GEN A1 - Seidlitz, Holger A1 - Ulke-Winter, Lars A1 - Gerstenberger, Colin A1 - Kroll, Lothar T1 - Dimensioning of Punctiform Metal-Composite Joints: A Section-Force Related Failure Criterion T2 - Open Journal of Composite Materials N2 - Reliable line production processes and simulation tools play a central role for the structural integration of thermoplastic composites in advanced lightweight constructions. Provided that material-adapted joining technologies are available, they can be applied in heavy-duty multi-material designs (MMD). A load-adapted approach was implemented into the new fully automatic and faulttolerant thermo mechanical flow drill joining (FDJ) concept. With this method it is possible to manufacture reproducible high strength FRP/metal-joints within short cycle times and without use of extra joining elements for the first time. The analysis of FDJ joints requires a simplified model of the joint to enable efficient numerical simulations. The present work introduces a strategy in modeling a finite-element based analogous-approach for FDJ-joints with glass fiber reinforced polypropylene and high-strength steel. Combined with a newly developed section-force related failure criterion, it is possible to predict the fundamental failure behavior in multi-axial stress states. The functionality of the holistic approach is illustrated by a demonstrator that represents a part of a car body-in-white structure. The comparison of simulated and experimentally determined failure loads proves the applicability for several combined load cases. KW - Composites KW - Multi-Material-Design KW - Hybrid KW - Joining KW - Failure Criterion KW - FDJ Joint Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.4236/ojcm.2014.43018 SN - 2164-5655 VL - 4 IS - 3 SP - 157 EP - 172 ER - TY - CHAP A1 - Osiecki, Tomasz A1 - Seidlitz, Holger A1 - Gerstenberger, Colin A1 - Kroll, Lothar A1 - Scholz, Peter T1 - Heavy-Duty Hybrid Laminates for Automotive Mass Production T2 - Materials Science Engineering Congress 2014 (MSE 2014), Darmstadt, 2014 Y1 - 2014 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:0011-n-3364468 ER - TY - CHAP A1 - Seidlitz, Holger A1 - Gerstenberger, Colin A1 - Siegel, Carolin A1 - Kroll, Lothar A1 - Wagenführ, André ED - Lehmann, Kathrin ED - Simon, Sylvio ED - Stein, Erhard T1 - Naturfaserverstärkte Kunststoffe für hochbelastbare Mischbauweisen T2 - 1. Ingenieurtag 2014, Veranstaltung der Fakultät Ingenieurwissenschaften und Informatik der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus-Senftenberg auf dem Campus Senftenberg am 19.11.2014 Y1 - 2014 SN - 3-9810211-7-7 SP - 39 PB - Brandenburgische Techn. Univ. Cottbus CY - Senftenberg ER - TY - GEN A1 - Gerstenberger, Colin A1 - Seidlitz, Holger A1 - Ulke-Winter, Lars A1 - Kroll, Lothar ED - Gehde, Michael ED - Wagenknecht, Udo ED - Bloß, Peter T1 - Dimensionierung thermomechanisch ausgeformter Verbindungen T2 - Technomer 2013, 23. Fachtagung über Verarbeitung und Anwendung von Polymeren, 14. bis 15. November 2013 Y1 - 2013 SN - 978-3-939382-11-9 SP - S. 168 PB - Inst. für Fördertechnik und Kunststoffe [u.a.] CY - Chemnitz ER - TY - CHAP A1 - Seidlitz, Holger A1 - Bambach, Markus A1 - Fritzsche, Sebastian A1 - Gerstenberger, Colin T1 - High load‐bearing multi‐material‐joints for metal sheets and composites by incremental in‐situ forming processes T2 - ESAFORM 2016, proceedings of the 19th International ESAFORM Conference on Material Forming, conference date: 27-29 April 2016, Nantes, France Y1 - 2016 SN - 978-0-7354-1427-3 U6 - https://doi.org/10.1063/1.4963464 PB - AIP Publishing CY - Melville, NY ER - TY - CHAP A1 - Gerstenberger, Colin A1 - Seidlitz, Holger A1 - Osiecki, Tomasz A1 - Kroll, Lothar T1 - Bionic Inspired High Stressable Joints for Multi-material Constructions with FRP and Metals T2 - Materials Science Engineering (MSE 2014), Darmstadt, 2014 Y1 - 2014 UR - https://www-docs.b-tu.de/fg-leichtbau/public/publikationen/01_Abstract%20MSE%202014%20Gerstenberger%20et%20al.pdf ER - TY - CHAP A1 - Hackert, Alexander A1 - Gerstenberger, Colin A1 - Osiecki, Tomasz A1 - Seidlitz, Holger T1 - Hybrid sandwich composites with porous aluminum core and thermoplastic fiber-reinforced composite top layers T2 - Proceedings of the 23rd Annual International Conference on Composites/Nano Engineering (ICCE23), Chengdu (China), 2015 Y1 - 2015 UR - https://www-docs.b-tu.de/fg-leichtbau/public/publikationen/HSC-short-paper_Hackert_2015-05-12.pdf SP - 247 EP - 248 ER - TY - CHAP A1 - Osiecki, Tomasz A1 - Gerstenberger, Colin A1 - Hackert, Alexander A1 - Kroll, Lothar A1 - Seidlitz, Holger T1 - Thermoplastic fiber reinforced/metal-hybrid laminates for structural lightweight applications T2 - Proceedings of the 23rd Annual International Conference on Composites/Nano Engineering (ICCE23), Chengdu (China), 2015 Y1 - 2015 UR - https://www-docs.b-tu.de/fg-leichtbau/public/publikationen/HL-short-paper_Osiecki_2015-05-12.pdf SP - 595 EP - 596 ER - TY - CHAP A1 - Gerstenberger, Colin A1 - Hackert, Alexander A1 - Osiecki, Tomasz A1 - Kroll, Lothar A1 - Seidlitz, Holger T1 - Load adjusted fiber reinforced polymer/metal joints in cathodic dip paint conditions T2 - Proceedings of the 23rd Annual International Conference on Composites/Nano Engineering (ICCE23), Chengdu (China), 2015 Y1 - 2015 UR - https://www-docs.b-tu.de/fg-leichtbau/public/publikationen/FDJ-short-paper_Gerstenberger_2015-05-12.pdf SP - 227 EP - 228 ER -