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 - 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 - 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 - 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 - TY - GEN A1 - Sztorch, Bogna A1 - Romanczuk-Ruszuk, Eliza A1 - Głowacka, Julia A1 - Kustosz, Magdalena A1 - Osiecki, Tomasz A1 - Jakubowska, Paulina A1 - Seidlitz, Holger A1 - Przekop, Robert E. T1 - Improving the processing and mechanical properties of 3D printable biocomposite based on polylactide, sediment rock, and natural beeswax T2 - Polymer Bulletin N2 - Polylactide is a material often used in additive techniques. Due to poor mechanical properties, there is a constant search for additives, fillers, and modifiers that could improve these properties. Natural fillers and additives are promising compounds because they can improve the properties of the composite and at the same time are environmentally friendly. This work concerns the first-time modification of PLA using the Opoka sedimentary rock, modified with natural beeswax and commercially available wax. The addition of sedimentary rock caused the natural color of the obtained fibers, and it was found that the Opoka addition has a positive effect on the processing and printing parameters, allowing for a significant reduction in the operating temperature and the extrusion and printing speed, as well as better interlayer adhesion and adhesion to the printer bed, which is particularly important in the case of 3D printing. The obtained materials were characterized by a higher degree of crystallinity, and better mechanical and surface parameters (significantly higher contact angles and hydrophobic properties). KW - PLA KW - Sediment rock KW - Opoka KW - FDM KW - Waxes KW - 3D Printing Y1 - 2024 U6 - https://doi.org/10.1007/s00289-024-05614-1 SN - 0170-0839 VL - 2024 PB - Springer Science and Business Media LLC ER - TY - JOUR A1 - Hartung, David A1 - Seidlitz, Holger A1 - Osiecki, Tomasz A1 - Sztorch, Bogna A1 - Przekop, Robert E. A1 - Kazimierczuk, Magdalena T1 - Flax fiber reinforced PET-G composites with improved interfacial adhesion JF - Polimery N2 - Recycled PET-G (rPET-G) composites reinforced with flax fiber were obtained. To improve interfacial adhesion, the fiber was treated by washing and finishing with bio-based epoxidized soybean oil and admixture acid. The effect of fiber surface treatment on its properties and those of the composites was evaluated by TGA, FT-IR and SEM, as well as by contact angle, flexural and tensile measurements. The results indicated delayed degradation of the treated flax fiber with a fiber mass loss of about 4 wt%. The flexural strength and modulus increased for the washed and finished flax fiber compared to the untreated one. While the tensile properties were influenced by structural effects resulting from the fiber treatment. These findings contribute to the development of more sustainable and high-performance natural fiber-reinforced thermoplastic composites. KW - natural fibers KW - composites KW - epoxidized soyabean oil KW - admergin acid Y1 - 2025 U6 - https://doi.org/10.14314/polimery.2025.2.4 SN - 2957-0263 VL - 70 IS - 2 SP - 113 EP - 123 PB - LUKASIEWICZ Research Network - Industrial Chemistry Research Institute CY - Warsaw ER - TY - GEN A1 - Sztorch, Bogna A1 - Pakuła, Daria A1 - Frydrych, Miłosz A1 - Romańczuk-Ruszuk, Eliza A1 - Osiecki, Tomasz A1 - Sedlitz, Holger A1 - Przekop, Robert E. T1 - SH-SSQ as a modifier for superior mechanical properties and improved plasticity of 3D printed PLA T2 - Scientific Reports N2 - This work confirms that the use of silisequioxanes in the modification of polymeric and composite materials to change their properties is possible in the range of low modifier concentrations, not exceeding 2.5%. This study investigates the impact of (3-thiopropyl)polysilsesquioxane (SSQ-SH) on the properties of polylactide (PLA) for 3D printing. Microscopic analysis using SEM and EDS mapping proved that SSQ-SH is well dispersed in the polymer matrix in the concentration range of 0.25–2.5 wt%, agglomerations were observed at 5 wt% concentration, which reduces the homogeneity of the material and is also reflected in the mechanical test results. Mechanical testing shows SSQ-SH enhances flexibility and toughness, with the most significant improvements observed at 1 wt% and 1.5 wt% concentrations. Specifically, elongation at break increases by up to 56% and impact strength by up to 37% compared to unmodified PLA. These results suggest SSQ-SH is an effective plasticizer, improving interlayer adhesion and reducing brittleness. The optimal SSQ-SH concentrations for maximizing mechanical performance and material integrity are 1 wt% and 1.5 wt%. Part of the produced samples was conditioned in a climatic chamber, it was observed based on DSC and XRD analysis that the crystallinity of the materials significantly increases after exposure to UV radiation, which is also confirmed by microscopic observations. This study highlights the potential of SSQ-SH in improving the performance of 3D printed PLA materials and efficient modification is possible even in the range of low modifier concentrations, not exceeding 2.5%. KW - Modified PLA KW - SH-SSQ KW - 3D printing Y1 - 2025 U6 - https://doi.org/10.1038/s41598-025-86365-5 SN - 2045-2322 VL - 15 IS - 1 SP - 1 EP - 14 PB - Springer Science and Business Media LLC ER -