aiMOOC

Bauelemente mit Maschinen fertigen - Fachkraft für Metalltechnik - LF 2

QR-Code

Einleitung

Du arbeitest im ersten Ausbildungsjahr zur Fachkraft für Metalltechnik. In diesem Lernfeld (KMK-Lernfeld 2, Richtwert 80 Unterrichtsstunden) lernst du, ein Bauelement auf Grundlage eines Arbeitsauftrags zu analysieren, die Maschinenfertigung zu planen, Fertigungsparameter zu begründen, ein sicheres Vorgehen vorzubereiten, das Ergebnis zu prüfen und deine Arbeit zu dokumentieren. Die Grundlagen gelten fachrichtungsübergreifend für Konstruktionstechnik, Montagetechnik, Umform- und Drahttechnik sowie Zerspanungstechnik. Dieser Kurs ersetzt weder eine Unterweisung an einer konkreten Maschine noch betriebliche Ausbildungsplanung, Landeslehrplan, Herstellervorgaben oder die Entscheidungen der zuständigen Industrie- und Handelskammer.

Dein Leitauftrag: Eine fiktive Stahl-Anschlagplatte mit zwei Befestigungsbohrungen soll aus Halbzeug hergestellt werden. Die Aufgabe ist bewusst ohne reale Kunden- oder Betriebsdaten konzipiert. Du wählst zwischen Sägen, Fräsen und Bohren, ermittelst Schnittdaten, planst die Kontrolle und wertest simulierte Messwerte aus. Eine praktische Maschinenbearbeitung ist ausschließlich nach Unterweisung, Freigabe und unter Aufsicht einer befugten Fachperson zulässig. Als sichere Alternative bearbeitest du digitale Zeichnungen, Rechenblätter und simulierte Prüfprotokolle.

Kompetenzcheck am Ende: Du kannst aus Teil- und Baugruppenzeichnungen Maße, Toleranzen, Passungen, Oberflächenangaben und Werkstoffe entnehmen; Werkzeugmaschinen und Bearbeitungsverfahren vergleichen; passende Werkzeuge, Spannmittel und gegebenenfalls Kühlschmierstoffe begründet auswählen; Maschinendaten berechnen; Schutzmaßnahmen beurteilen; Maße und Oberflächen prüfen sowie Fertigungs- und Prüfergebnisse nachvollziehbar präsentieren.

Lehrplangrundlage: KMK-Rahmenlehrplan Fachkraft für Metalltechnik, Lernfeld 2, gedruckte Seite 11. Die BIBB-Berufeseite nennt Ausbildungsdauer, Fachrichtungen und die Ausbildungsordnung vom 2. April 2013; der verlinkte BIBB-Profileintrag betrifft speziell die Fachrichtung Montagetechnik. Es gilt stets der tatsächlich aktuelle Rechts- und Ausbildungsstand.

Technische Unterlagen und Fertigungsauftrag verstehen

Zeichnungsarten und Arbeitsinformationen

Eine Gesamtzeichnung zeigt das technische Produkt im Zusammenhang, eine Baugruppenzeichnung das Zusammenspiel mehrerer Teile und eine Einzelteilzeichnung die für ein einzelnes Bauelement nötigen Fertigungs- und Prüfanforderungen. Ein Arbeitsplan ordnet Arbeitsschritte, Prüfungen, Ressourcen und dokumentierte Entscheidungen. Prüfe vor Beginn, ob Zeichnungsnummer, Revision, Maßeinheit, Maßstab, Werkstoff, Bezugsflächen, Allgemein- und Einzeltoleranzen sowie funktionale Anforderungen angegeben sind. Fehlende oder widersprüchliche Angaben sind zu klären, nicht zu erraten.

Maßtoleranz bezeichnet den zulässigen Größenbereich. Beispiel: 80,0 ± 0,2 mm bedeutet eine untere Grenze von 79,8 mm und eine obere von 80,2 mm. Eine Passung beschreibt das Zusammenspiel von Bohrungs- und Wellenmaßen, beispielsweise Spiel- oder Übermaßpassung; die konkrete ISO-Passungsangabe darf nicht frei interpretiert werden. Die Oberflächengüte beeinflusst Reibung, Dichtheit, Verschleiß und Messbarkeit. Eine Ra-Angabe ist nicht mit bloßem Glanz gleichzusetzen. Für Normangaben nutze eine freigegebene aktuelle Normenquelle: DIN EN ISO 286-1:2019-09, Maßtoleranzen und Passungen und DIN EN ISO 21920-1:2022-12, Oberflächenangaben. Die zweite ersetzt die ältere DIN EN ISO 1302; die lizenzpflichtigen Normtexte werden hier nicht kopiert.

Werkstoff und Halbzeug: S235JR ist eine häufige Bezeichnung für unlegierten Baustahl; ihre konkreten Spezifikationen und die tatsächlich gelieferte Qualität sind anhand Materialnachweis und aktueller Werkstoffunterlage zu prüfen. Ein Flachmaterial mit den Ausgangsmaßen 85 × 45 × 8 mm bietet in unserem Musterauftrag einen Bearbeitungszuschlag an Länge und Breite. Bei Werkstoffalternativen spielen Festigkeit, Zerspanbarkeit, Korrosionsverhalten, Preis und Recycling eine Rolle.

Vom Auftrag zur Entscheidung

Arbeite mit einer Anforderungsliste: Was muss das Bauteil können? Welche Maße sind funktionskritisch? Welcher Prozess ist zugelassen? Welche Prüfmittel sind geeignet? Welche Maschinen stehen unter Aufsicht zur Verfügung? Berücksichtige nicht nur Herstellbarkeit, sondern auch Prüfbarkeit und Ressourceneinsatz. Beispiel: Für eine Durchgangsbohrung mit späterer Schraubenmontage kann Bohren genügen; eine eng tolerierte Führungsbohrung erfordert unter Umständen Reiben. Bohren und Reiben sind nicht austauschbar, wenn die Toleranzklasse deutlich enger gefordert ist. Sieh zuerst auf die Zeichnung, nicht zuerst auf das verfügbare Werkzeug.

Digitaler Arbeitsschritt: Zeichne das Rechteck mit zwei Mittelpunkten in einem geeigneten CAD- oder Zeichenprogramm. Dokumentiere Maße, Toleranzen und Versionsstand ohne vertrauliche Betriebszeichnungen. Versioniere ein Prüfformular und prüfe, ob seine Spalten zu den vorgegebenen Merkmalen passen. Ein digitaler Datensatz ersetzt keine bauteilbezogene Messung.

Fertigungsverfahren, Maschinen und Werkzeuge auswählen

Maschinenbewegungen und Fertigungsfolgen

Sägen trennt ein Halbzeug und erzeugt häufig einen Bearbeitungszuschlag. Bohren erzeugt mit einem rotierenden Bohrwerkzeug eine Bohrung; die axiale Bewegung ist der Vorschub. Senken erweitert den Bohrungseingang etwa für einen Schraubenkopf. Reiben bearbeitet eine vorhandene Bohrung zur Verbesserung von Maß- und Oberflächengüte. Beim Drehen rotiert üblicherweise das Werkstück, während das Werkzeug zustellt. Beim Fräsen rotiert das mehrschneidige Werkzeug, während die Relativbewegung zwischen Werkstück und Werkzeug die Kontur erzeugt. Beim Schleifen arbeiten geometrisch unbestimmte Schneiden, häufig für besonders feine Anforderungen. Entscheide funktional, technologisch und wirtschaftlich: Ist das Verfahren erreichbar, exakt genug, sicher, materialschonend und angemessen schnell?

Maschinenaufbau: Für die Säulenbohrmaschine sind Gestell, Arbeitstisch, Spindel, Antrieb, Drehzahlwahl, Vorschubeinrichtung, Spannvorrichtung und Schutzeinrichtungen zu erklären. Bei einer Fräsmaschine kommen Achsenführungen, Werkzeugaufnahme, Tisch und Vorschubantrieb hinzu; bei der Drehmaschine unter anderem Spannfutter, Spindelstock, Schlitten und Reitstock. Schutzeinrichtungen und die Hersteller-Betriebsanleitung bestimmen das tatsächliche Vorgehen. Die folgenden Bilder dienen dem Verständnis, nicht als Anleitung, eine Maschine ohne Aufsicht zu bedienen.

Bild: Säulenbohrmaschine; die Werkstückspannung und die vom Hersteller vorgesehenen Schutzeinrichtungen müssen vor jedem Einsatz geprüft werden. Quelle und Bildrechte stehen im OER-Teil.

Bild: Fräsmaschine zur Bearbeitung von ebenen Flächen und Konturen. Maschinenbauarten unterscheiden sich; die Abbildung ist kein Einrichtplan.

Bild: Konventionelle Drehmaschine als Gegenbeispiel zur rotierenden Werkzeugbewegung beim Fräsen.

Schneidstoffe, Geometrie und Kühlschmierstoffe

Schnellarbeitsstahl (HSS) ist zäh und für viele Ausbildungsbohrarbeiten ein möglicher Schneidstoff. Hartmetall ermöglicht je nach System höhere Schnittdaten, braucht aber eine dafür geeignete Maschine, Spannung und Prozessstabilität. Der Spanwinkel beeinflusst die Spanbildung, der Freiwinkel vermindert unerwünschte Reibung und der Keilwinkel prägt die Schneidenstabilität. Beim Spiralbohrer beeinflussen unter anderem Spitzenwinkel, Schneidenlänge, Querschneide und Spanraum das Ergebnis. Verschleiß kann Durchmesser, Gratbildung, Temperatur und Oberflächenbild verändern. Keine pauschale Drehzahl oder Werkzeuggeometrie gilt für jeden Werkstoff.

Grafik: Perspektivische Darstellung eines Spiralbohrers; identifiziere Schneiden, Spannuten und Schaft. Bildquelle: Robert Hewitt, Wikimedia Commons, siehe Lizenznachweis.

Kühlschmierstoff (KSS) kann kühlen, schmieren, Späne abführen und die Oberfläche beeinflussen. Er kann zugleich durch Aerosole, Hautkontakt und belastete Flüssigkeiten Gesundheits- und Umweltgefahren verursachen. Wähle KSS nur anhand der aktuellen Werkzeug-, Werkstoff- und Maschinenangaben, des Sicherheitsdatenblatts und der Gefährdungsbeurteilung; die Auswahl und Versorgung erfolgen durch befugte Personen. Nicht jede Bearbeitung benötigt denselben KSS. Beachte die DGUV Regel 109-003, Ausgabe April 2026 und das DGUV-IFA-Portal zur Betriebsanweisung. Späne, Metallreste, ölhaltige Tücher und verbrauchte Kühlschmierstoffe werden entsprechend dem betrieblichen Trenn- und Entsorgungskonzept gesammelt, nicht in den Ausguss geschüttet.

Schnittdaten, Maschinenleistung und Wirtschaftlichkeit berechnen

Einheiten und Grundformeln

Eine Schnittgeschwindigkeit v_c ist die Relativgeschwindigkeit an der Schneide in m/min, die Drehzahl n die Umdrehungen pro Minute und der Werkzeugdurchmesser d die Größe in mm. Für eine runde rotierende Schneide gilt:

n = (1000 · v_c) / (π · d) in U/min und umgekehrt v_c = (π · d · n) / 1000 in m/min. Der Vorschub pro Umdrehung f wird in mm/U angegeben; die Vorschubgeschwindigkeit beträgt v_f = f · n in mm/min. Eine einfache Näherung der reinen Bohrzeit ist t = L / v_f, wobei L die für das Beispiel angenommene axiale Bearbeitungsstrecke inklusive An- und Auslauf ist. Diese Gleichungen sind mit Sandvik Coromant: Formeln und Definitionen zum Bohren, metrisch abgeglichen. Reale Eingabewerte stammen aus aktuellen Herstellerunterlagen und werden mit den Grenzen der vorhandenen Maschine abgeglichen.

Durchgerechnetes Beispiel: Für einen HSS-Spiralbohrer mit d = 8,5 mm wird rein für die Unterrichtsrechnung eine empfohlene Schnittgeschwindigkeit von v_c = 20 m/min angenommen. Dann n = (1000 · 20)/(3,1416 · 8,5) = etwa 749 U/min. Eine verfügbare zulässige Maschinendrehzahl von beispielsweise 700 U/min ergibt v_c = (3,1416 · 8,5 · 700)/1000 = 18,7 m/min. Setzt das betreute Beispiel f = 0,10 mm/U an, ergibt sich v_f = 70 mm/min. Für eine angenommene effektive axiale Strecke L = 13 mm beträgt die theoretische Schnittzeit pro Bohrung 13 / 70 = 0,186 min = 11,1 Sekunden; bei zwei Bohrungen rechnerisch 22,3 Sekunden. Positionieren, Prüfen, Werkzeugwechsel, Sicherheitskontrollen und Störungen sind darin nicht enthalten. Die Beispielwerte sind keine pauschale Freigabe für eine echte Maschine.

Plausibilitätsprüfung: Größerer Durchmesser bei gleicher Schnittgeschwindigkeit bedeutet geringere Drehzahl. Verdoppelte Drehzahl bei gleichem f verdoppelt rechnerisch die Vorschubgeschwindigkeit. Ein häufiger Fehler ist, 8,5 mm direkt als Meter einzusetzen oder mm/min mit m/min zu verwechseln. Eine weitere Fehlerquelle sind ungeeignete Schnittdaten aus alten Tabellen ohne Prüfung der Werkzeugbeschichtung, Werkstoffgruppe und Maschinenstabilität.

Fertigungszeit und Kosten: Eine Modellkalkulation unterscheidet Rüstzeit, Stückzeit, Prüfzeit, Werkzeugkosten, Materialkosten und Energiebedarf. Eine schnelle, aber ungenaue Bearbeitung kann Ausschuss und Nacharbeit erhöhen. Auflagen wie Schutzvorrichtungen dürfen niemals aus Kostengründen entfallen.

Daten und Visualisierung beurteilen

Halte in einem Tabellenblatt die Eingaben v_c, d, f, n, L, angenommene Rüst- und Bearbeitungszeit getrennt von automatisch berechneten Ergebnissen. Kennzeichne Annahmen, Quelle und Aktualitätsdatum der Herstellerangaben. Ein Diagramm mit Bohrerdurchmesser auf der waagerechten Achse und notwendiger Drehzahl bei konstantem v_c auf der senkrechten Achse zeigt den fallenden Zusammenhang. Nutze die Grafik nur zur Vorplanung; freigegebene Betriebsparameter werden an der realen Maschine durch zuständiges Fachpersonal bestätigt.

Informationskompetenz: Auch englischsprachige Herstellerdaten lesen: cutting speed = Schnittgeschwindigkeit, feed per revolution = Vorschub pro Umdrehung, tool diameter = Werkzeugdurchmesser, recommended range = empfohlener Bereich. Achte auf Einheiten, Werkzeugtyp und Geltungsbereich.

Sicherheit, Rüsten, Nachhaltigkeit und digitale Arbeitsorganisation

Gefährdungsbeurteilung und Schutzmaßnahmen

Rotierende Werkzeuge bergen Einzugs- und Erfassungsgefahren, umherfliegende Späne Gefahren für Augen und Haut. Werkstücke können sich ohne geeignete Spannmittel mitdrehen oder fortgeschleudert werden. Vor jeder konkreten Bearbeitung sind Unterweisung, Freigabe, Bedienungsanleitung, Gefährdungsbeurteilung, Schutzvorrichtungen und funktionsfähige Not-Halt-Einrichtungen maßgeblich. Eine Sichtprüfung entdeckt beispielsweise beschädigte Leitungen, defekte Schutzhauben oder lockere Spannmittel; Mängel werden gemeldet und die Arbeit unterbleibt, bis eine zuständige Person sie behoben hat.

Sicherheitsregeln für rotierende Bohrmaschinen: Werkstücke in geeigneter Vorrichtung festspannen, nie in der Hand halten; Schutzbrille und festgelegte PSA verwenden; enganliegende Kleidung tragen, lange Haare sichern und Schmuck entfernen; keine Handschuhe an rotierenden Teilen; Bohrfutterschlüssel vor dem Start entfernen; Werkzeugwechsel und Späneentfernung nur bei Stillstand, Späne mit geeigneten Hilfsmitteln statt mit den Fingern entfernen. Keine Schutzeinrichtung umgehen und keine improvisierten Reparaturen. Bei ungewohnter Geräuschentwicklung, verklemmtem Werkzeug oder Störung stoppen, Abstand halten und Ausbilder oder Ausbilderin informieren. Grundlage: DGUV Information 209-066, Sicheres Betreiben von Maschinen und Anlagen sowie BGHM-Arbeitsschutz Kompakt, Bohren. Die Arbeitsplatzanweisung geht vor vereinfachten Lerntexten.

Rechtsstand: Die Betriebssicherheitsverordnung, das Arbeitsschutzgesetz und die Gefahrstoffverordnung sind im Betrieb zu beachten. Für das Inverkehrbringen von Maschinen wird die Richtlinie 2006/42/EG grundsätzlich am 20. Januar 2027 durch die Verordnung (EU) 2023/1230 abgelöst; nicht mit der unmittelbaren Unterweisungspflicht für Bedienpersonal verwechseln. Quelle: BAM-Maschinenrecht, geltender und zukünftiger Rechtsrahmen.

Vorbereiten statt unbefugt bedienen

Planungskarte vor dem Rüsten: Sind Auftrag, Zeichnungsstand und Werkstoff eindeutig? Passt die Maschine zum Verfahren? Sind Werkstückspannmittel, Aufnahme, Zustand des Werkzeugs und Schutzeinrichtungen geeignet? Liegt die personenbezogene Unterweisung vor? Ist der Zustand der Prüfmittel dokumentiert? Sind KSS-Gefahren geklärt? Erst eine befugte Fachperson entscheidet, ob und wie reale Einricht- und Fertigungsarbeiten erfolgen dürfen. Der Kurs enthält bewusst keine maschinenspezifische Schalterfolge.

Sichere Modellalternative: Lege ein Karton- oder CAD-Modell mit zwei markierten Bohrungspositionen an, simuliere Schnittdaten in einer Tabelle, markiere die Gefahrenstellen auf einem Foto einer stillstehenden Maschine und bearbeite fiktive Messergebnisse. Das erfüllt den Theorie- und Planungsnachweis ohne tatsächliche spanende Bearbeitung.

Nachhaltigkeit: Gute Zuschnittplanung vermindert Verschnitt, gepflegte Werkzeuge reduzieren Ausschuss, angepasste Schnittdaten vermeiden unnötigen Verschleiß. Vergleiche Energieaufwand und Nacharbeitsquote, ohne eine längere, sicherere Bearbeitung als Fehler abzuwerten. Halte Metallsorten getrennt, sammle KSS nach Vorschrift und nutze nur freigegebene Hilfsstoffe. Datenschutz: Digitale Arbeitspläne enthalten in diesem Kurs ausschließlich synthetische Auftragsnummern; keine Kundennamen, Zeichnungen mit Betriebsgeheimnissen, Beschäftigtendaten oder Schülerprofile werden hochgeladen.

Deutsches Fachvideo:

Ermittlung der Schnittdaten fürs Drehen, Udo Schädlich (2018). Als Transfermedium geeignet, um Schnittgeschwindigkeit, Vorschub und Drehzahl beim Drehen mit den zuvor erläuterten Beziehungen beim Bohren zu vergleichen. Das Video ist urheberrechtlich geschützt und wird nur eingebettet. Die dort verwendeten Tabellenwerte sind historisch und müssen gegen aktuelle Herstellerdaten geprüft werden.

Weitere geprüfte deutschsprachige Lernvideos: Senken von Bohrungen an einer Säulenbohrmaschine (Bildungswerk der Hessischen Wirtschaft, frei zugänglich, nicht als freie Lizenz ausgewiesen) und Handhabung Messschieber (involas, CC BY-SA 4.0). Verfolge beide mit einer Beobachtungsliste: Werkzeugbewegung, Sicherheitsvorkehrungen, Merkmale des Messergebnisses.

Praxisfall: Anschlagplatte herstellen und Qualität belegen

Fiktiver Auftrag und prüfbare Spezifikation

Auftrag AP-02 – rein fiktive Unterrichtsaufgabe: Aus einem vorbereiteten Rechteckhalbzeug (Stahl, beispielhaft S235JR) mit 85 × 45 × 8 mm soll eine Anschlagplatte 80,0 ± 0,2 mm lang, 40,0 ± 0,2 mm breit und 8,0 ± 0,3 mm dick gefertigt werden. Sie besitzt zwei durchgehende Bohrungen mit Durchmesser 8,5 mm +0,2/−0,0 mm. Im Koordinatensystem liegt (0|0) an der linken unteren Soll-Ecke der fertigen Platte; die Bohrungsmittelpunkte sind (20,0|20,0) mm und (60,0|20,0) mm mit jeweils ±0,3 mm Toleranz je Koordinate. Die Lochkanten sollen sichtbar gratfrei sein; eine eigene numerische Rauheitsanforderung wird hier nicht vorgegeben. Alle Toleranzen dieses Übungsauftrags sind eigens gesetzt und keine abgeschriebenen Tabellen- oder Normwerte.

Anforderungsprüfung: Für 80,0 ± 0,2 mm liegen zulässige Istmaße zwischen 79,8 und 80,2 mm. Für die Bohrungen sind 8,50–8,70 mm zulässig. Die Soll-Mitten haben zu den äußeren Plattenkanten rechnerisch einen Abstand von 20 mm und zum Rand der 8,5-mm-Bohrung in der Sollgeometrie mindestens 20 − 4,25 = 15,75 mm. Du markierst die Lagebezüge in einer eigenen Zeichnung. Ohne festgelegte Bezugskanten wäre die Lageprüfung missverständlich.

Arbeitsplan mit Entscheidungspunkten

Schritt	Planungs- und Fertigungsinhalt	Sicherheits- und Qualitätsnachweis
A	Zeichnungsrevision prüfen; Werkstoff und Ausgangsmaße identifizieren; Vorgaben schriftlich übernehmen	Vollständige Anforderungsliste und Freigabe durch Ausbildende
B	Reihenfolge vorschlagen: Rohzuschnitt auf Maßzugabe, planmäßige Fräsbearbeitung auf Außenmaße, Positionsbestimmung, Bohren, Entgraten, Prüfen	Maschineneignung und sichere Spannung müssen durch Fachperson bestätigt sein
C	Für jeden Arbeitsschritt Maschine, Werkzeug, Aufnahme, Mess- und Hilfsmittel begründet auswählen	Dokumentierte Eignungsprüfung einschließlich PSA und Schutzvorrichtungen
D	Drehzahl, Vorschubgeschwindigkeit und theoretische Bohrzeit für beide Löcher berechnen	Rechenblatt mit Einheiten und Quellen; Werte sind noch keine Maschinenfreigabe
E	Ausschließlich unter befugter Aufsicht fertigen; alternativ Bearbeitung am CAD- oder Simulationsmodell darstellen	Keine praktischen Maschinenhandlungen ohne aktuelle Unterweisung
F	Außenmaße, Lochmaße, Lagekoordinaten und Gratfreiheit nach Prüfplan kontrollieren	Messprotokoll, Fehlerbewertung, Entscheidung: freigeben, nacharbeiten oder sperren
G	Fertigungsablauf, tatsächliche oder simulierte Prüfwerte, Materialeinsatz und Verbesserungen dokumentieren	Versionskennzeichnung, reflexiver Kurzbericht und Präsentation

Auswahlbegründung: Für den rechteckigen Zuschnitt ist eine geeignete Säge mit Maßzugabe zweckmäßig. Fräsen ist eine mögliche Bearbeitung der Außenkontur, sofern Maschine, Aufspannungen und Ausbildung dies zulassen; eine präzise gelieferte Platte könnte diesen Schritt gegebenenfalls reduzieren. Bohren ist für die angegebenen Durchgangsbohrungen vorgesehen; Reiben wäre ohne engere Passungsanforderung oft zusätzlicher Aufwand. Die reale Verfahrensfolge und das Spanvolumen richten sich nach betrieblichen Maschinen, Werkzeugen und Toleranzvorgaben.

Vollständige Rechnung und wirtschaftliche Einordnung

Bohrdaten: d = 8,5 mm; beispielhaft v_c = 20 m/min; n_berechnet = 749 U/min. Bei der nur als Beispiel angenommenen wählbaren Stufe n = 700 U/min beträgt die tatsächliche Schnittgeschwindigkeit rund 18,7 m/min. Mit f = 0,10 mm/U erhältst du v_f = 70 mm/min. Die rechnerische Werkzeugstrecke L = 8 mm Materialdicke + 5 mm angenommene Zusatzstrecke = 13 mm ergibt eine reine Schnittzeit von 11,1 s je Loch und 22,3 s für zwei Löcher. Vermeide den Denkfehler, dass 22,3 Sekunden die vollständige Stückzeit wären.

Rohmaterialbedarf: 85 · 45 · 8 = 30 600 mm³ = 30,6 cm³. Mit einer vereinfachten Stahl-Dichte von 7,85 g/cm³ ergibt sich 30,6 · 7,85 = 240,21 g ≈ 0,240 kg. Die Endplatte vor Bohrabzug hat geometrisch 80 · 40 · 8 = 25,6 cm³; die tatsächliche Masse wird durch die Bohrungen weiter verringert. Sägeschnitt, Aufspannung und Reserve sind gesondert zu kalkulieren.

Modellkosten ohne Anspruch auf reale Preisgültigkeit: Materialpreis 4,00 €/kg → 0,240 kg · 4,00 €/kg = 0,96 €; kalkulierte Maschinen-/Arbeitsplatzzeit einschließlich Rüsten, Bearbeitung und Prüfen 24 min zu 36,00 €/h → 24/60 · 36 = 14,40 €; angenommener Werkzeugverschleiß und Hilfsstoffe 0,80 €. Summe: 16,16 € je Modellstück (ohne weitere Zuschläge und Steuern). Vergleiche diesen Betrag nicht unbesehen mit einem Marktpreis. Wird die Belegungszeit um vier Minuten reduziert, spart das in diesem Modell 2,40 €; wenn dafür Ausschussrisiko oder Gefährdungen steigen, ist dies kein vertretbarer Vorteil.

Fehlerdiagnose: Zu großer Bohrdurchmesser kann etwa durch unrunden Lauf, beschädigtes Werkzeug oder unpassende Parameter entstehen. Gratbildung hängt unter anderem mit Werkzeuggeometrie, Werkstoff, Austrittsbedingungen und Verschleiß zusammen. Abweichende Lochpositionen können von falschen Bezugsflächen, fehlerhafter Anreiß- beziehungsweise Koordinatenübertragung oder ungeeigneter Spannung stammen. Die Ursachen werden durch qualifizierte Personen geprüft, nicht durch ungesicherte Probestücke.

Prüfplan, simuliertes Prüfprotokoll und Bewertung

Bild: Messschieber als Beispiel eines Prüfmittels für Außen- und ausgewählte Innenmaße; für enge Toleranzen, Lochlage und Oberflächenmerkmale sind geeignete andere Prüfmittel beziehungsweise Messstrategien erforderlich.

Prüfmittel werden auf Eignung, Unversehrtheit, Nullpunkt, Verwendbarkeit und vorhandenen Prüfstatus kontrolliert. Ein Messschieber allein genügt nicht automatisch für jede Lochdurchmesser- oder Lochlagentoleranz. Eine geeignete Bohrungsmessung und Koordinatenprüfung müssen durch die betreuende Fachkraft festgelegt werden. Für die Beispielwerte wird angenommen, dass das Messverfahren die erforderliche Messunsicherheit ausreichend berücksichtigt und freigegeben wurde. Tatsächlich gemessene Grenzwerte sind nicht mit der Auflösung eines Geräts gleichzusetzen.

Merkmal	Zulässiger Bereich	Simulierter Messwert	Entscheidung
Länge	79,80–80,20 mm	79,94 mm	i. O.
Breite	39,80–40,20 mm	40,12 mm	i. O.
Dicke	7,70–8,30 mm	7,99 mm	i. O.
Loch A, Durchmesser	8,50–8,70 mm	8,58 mm	i. O.
Loch B, Durchmesser	8,50–8,70 mm	8,65 mm	i. O.
Loch A, Mittelpunkt	x = 19,70–20,30 mm; y = 19,70–20,30 mm	x = 20,12 mm; y = 20,07 mm	i. O.
Loch B, Mittelpunkt	x = 59,70–60,30 mm; y = 19,70–20,30 mm	x = 60,18 mm; y = 19,96 mm	i. O.
Lochkanten	keine fühlbaren oder sichtbaren scharfen Grate nach festgelegter Prüfung	im fiktiven Sicht-/Tastbefund gratfrei	i. O. unter angenommener Prüfregel

Bewertung: Alle simulierten Werte liegen innerhalb der ausdrücklich festgelegten Grenzen. Die Entscheidung wäre im Modell freigabefähig, sofern Prüffähigkeit, Oberflächenkontrolle, Dokumentation und Sicherheitsnachweise bestätigt sind. Bei einem Lochdurchmesser von beispielsweise 8,74 mm wäre die obere Grenze überschritten: nicht stillschweigend nachmessen und freigeben, sondern Abweichung dokumentieren und über Nacharbeit, Ausschuss oder genehmigte Abweichung entscheiden lassen. Übe die Prüfung auch mit einem absichtlich fehlerhaften Datensatz.

Bewertungsraster für den Lernnachweis

Kriterium	Punkte	Nachweis
Auftrag, Zeichnungsanalyse und Toleranzverständnis	15	Vollständige, nachvollziehbare Anforderungsliste
Verfahrens-, Werkzeug- und sichere Arbeitsplanung	25	Begründeter Arbeitsplan, Gefährdungsbetrachtung, geeignete Prüfmittel
Rechnen und Plausibilitätskontrolle	15	Drehzahl, Vorschub, Zeit und Kosten mit Einheiten
Prüffähiges Arbeitsergebnis und Zeichnungsbezug	20	Simulierter oder unter Aufsicht gefertigter Körper mit nachvollziehbaren Soll-Ist-Bezügen
Prüfplan und dokumentierte Prüfergebnisse	15	Vollständiges Protokoll einschließlich Bewertung
Reflexion, Nachhaltigkeit, Datenschutz und Präsentation	10	Verbesserungsvorschlag, Materialbilanz, sichere digitale Dokumentation
Gesamt	100	Beispiel: ab 90 sehr gut, 75–89 gut, 60–74 grundlegender Nachweis, darunter gezielte Überarbeitung

Sicherheitsvorbehalt: Eine gefährliche Arbeit ohne erforderliche Unterweisung oder Schutzmaßnahmen ist niemals zum Erreichen der Punkte erlaubt. In diesem Fall wird ausschließlich die sichere Simulationsalternative bewertet; praktische Tätigkeiten werden gestoppt. Bewertet werden fachliche Argumentation, Ergebnisse und verantwortliches Handeln, nicht riskante Geschwindigkeit.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste dein Wissen

Welche Unterlage enthält typischerweise die Maße und Toleranzen eines einzelnen Bauteils? (Einzelteilzeichnung) (!Gesamtzeichnung ohne Maßangaben) (!Organigramm der Abteilung) (!Schichtplan)

Was bedeutet ein Maß von 80,0 ± 0,2 mm? (Zulässig sind 79,8 bis 80,2 mm) (!Zulässig sind nur exakt 80,0 mm) (!Zulässig sind 78,0 bis 82,0 mm) (!Jede Abweichung ist erlaubt)

Welches Fertigungsverfahren wird oft eingesetzt, um eine vorhandene Bohrung maßgenauer zu bearbeiten? (Reiben) (!Sägen) (!Biegen) (!Schweißen)

Welche Werkzeugbewegung ist beim konventionellen Bohren an einer Säulenbohrmaschine typisch? (Rotierendes Werkzeug mit axialem Vorschub) (!Rotierendes Werkstück ohne Werkzeugbewegung) (!Nur geradliniger Sägehub) (!Nur translatorische Bewegung der Spannvorrichtung)

Wie verändert sich die berechnete Drehzahl bei gleicher Schnittgeschwindigkeit und größerem Bohrerdurchmesser? (Sie nimmt ab) (!Sie nimmt immer zu) (!Sie bleibt unabhängig vom Durchmesser konstant) (!Sie wird gleich der Vorschubgeschwindigkeit)

Was ergibt sich aus einem Vorschub von 0,10 mm je Umdrehung bei 700 Umdrehungen je Minute? (70 mm Vorschub pro Minute) (!7 mm Vorschub pro Minute) (!7000 mm Vorschub pro Minute) (!0,10 m Vorschub pro Minute)

Welche Maßnahme ist an einer laufenden rotierenden Bohrmaschine richtig? (Das Werkstück ist sicher in einer geeigneten Vorrichtung eingespannt) (!Das Werkstück wird mit der bloßen Hand festgehalten) (!Die Späne werden mit Handschuhen weggewischt) (!Der Bohrfutterschlüssel bleibt stecken)

Welche Entscheidung folgt aus einem gemessenen Bohrdurchmesser von 8,74 mm bei Sollwert 8,5 mm mit oberem Abmaß plus 0,2 mm? (Abweichung dokumentieren und fachlich über die weitere Verwendung entscheiden lassen) (!Ohne Eintrag freigeben) (!Die Toleranz pauschal aufweiten) (!Messwert heimlich auf 8,70 mm ändern)

Was gehört zu einem brauchbaren Prüfplan? (Merkmal, zulässiger Bereich, geeignetes Prüfmittel und dokumentierte Bewertung) (!Nur die Farbe des Werkstücks) (!Nur der Name des Maschinenherstellers) (!Nur die Bearbeitungszeit)

Welche Maßnahme unterstützt eine nachhaltige und sichere Fertigung? (Verschnitt reduzieren und Kühlschmierstoffe fachgerecht sammeln) (!Schutzeinrichtungen für schnellere Bearbeitung entfernen) (!Alle Metallspäne in den Restmüll mischen) (!Kühlschmierstoff grundsätzlich in den Abfluss schütten)

Memory

Schnittgeschwindigkeit	Relative Geschwindigkeit an der Schneide in Metern pro Minute
Spindeldrehzahl	Anzahl der Umdrehungen je Minute
Vorschub	Gerichtete Relativbewegung beim Zerspanen
Schneidstoff	Material der Werkzeugschneide
Prüfplan	Vorab festgelegte Merkmale und Messverfahren
Grat	Unerwünschter scharfer Werkstoffüberstand an einer Kante

Drag and Drop

Ordne die Fachbegriffe den passenden Tätigkeiten zu.	Fertigungssituation
Sägen	Halbzeug auf geeignete Länge mit Bearbeitungszugabe trennen
Bohren	Runde Durchgangsöffnung mit einem Bohrwerkzeug erzeugen
Senken	Bohrungseingang für einen Schraubenkopf bearbeiten
Reiben	Vorhandene Bohrung auf genaueres Maß bearbeiten
Entgraten	Scharfe Kanten nach der Fertigung entfernen

Kreuzworträtsel

Bohrfutter	Werkzeugaufnahme am Bohrspindelende
Vorschub	Bewegung in Bearbeitungsrichtung beim Spanen
Reiben	Feinbearbeitung einer bereits bestehenden Bohrung
Spannmittel	Hilfsmittel zur sicheren Werkstückfixierung
Messschieber	Längenmessgerät mit beweglichem Schieber
Entgraten	Beseitigen scharfer Materialüberstände

LearningApps

Auftrag: Suche eine passende Zuordnungs- oder Reihenfolgeübung. Prüfe ihre Fachrichtigkeit anhand dieses Kurses; das Suchergebnis ist kein vorab geprüftes Einzel-Lernspiel.

Lückentext

Eine technische Einzelteilzeichnung nennt erforderliche Maße und

.

Bei der Planung werden funktionale und wirtschaftliche

verglichen.

Das Werkzeug für eine gewöhnliche Durchgangsbohrung heißt

.

Die Drehzahl wird in Umdrehungen pro

angegeben.

Die Relativbewegung in Bearbeitungsrichtung heißt

.

Rotierende Werkstücke oder Werkzeuge müssen durch geeignete

abgesichert sein.

Ein Werkstück muss in einer geeigneten Vorrichtung sicher

sein.

Aus dem gemessenen Istmaß und dem zulässigen Bereich folgt die

.

Die Ergebnisse werden in einem

dokumentiert.

Materialreste und Kühlschmierstoffe werden gemäß Betriebsregelung getrennt

.

Offene Aufgaben

Leicht

Technische Zeichnung: Erstelle eine eigene Skizze der Anschlagplatte mit allen Sollmaßen, beiden Bohrungsmittelpunkten und dem Koordinatenursprung; verwende ausschließlich die fiktiven Daten aus dem Kurs.
Werkzeugmaschine: Markiere auf einer Abbildung einer stillstehenden Säulenbohrmaschine die Bauteile Spindel, Tisch, Antrieb, Spannvorrichtung und Schutzeinrichtung; erläutere fünf Funktionen.
Arbeitsschutz: Gestalte ein Informationsplakat mit sechs Regeln gegen Einziehen, Späneflug und unbeabsichtigten Maschinenstart; beziehe die aktuelle Betriebsanweisung ein.
Messen: Ordne Länge, Breite, Dicke, Bohrungsdurchmesser und Lochlage jeweils einem geeigneten Prüfverfahren zu und begründe zwei Grenzen eines Messschiebers.

Standard

Arbeitsplan: Erstelle einen tabellarischen Arbeitsplan mit sieben Phasen, Aufsichtserfordernissen, Prüfstationen und dokumentierter Entscheidungsfreigabe für den fiktiven Auftrag.
Schnittgeschwindigkeit: Rechne Drehzahlen für Bohrerdurchmesser 6,0 mm, 8,5 mm und 10,0 mm bei gleicher nur angenommenen Schnittgeschwindigkeit von 20 m/min aus; visualisiere den Zusammenhang.
Werkstoff: Vergleiche anhand freigegebener Tabellen Stahl und Aluminium hinsichtlich Zerspanbarkeit, möglicher Werkzeugwahl, Recycling und möglicher KSS-Gefährdungen ohne reale Maschine.
Prüfprotokoll: Bewerte die simulierten Istmaße der Anschlagplatte, füge den abweichenden Wert 8,74 mm hinzu und verfasse eine nachvollziehbare Sperr- und Klärungsmeldung.

Schwer

Fertigungsplanung: Vergleiche eine Säge-Fräs-Bohr-Route mit einer materialeffizienteren Beschaffungs- und Bohr-Route, einschließlich Rüstaufwand, Kosten, Prüfstrategie, Sicherheitsfragen und Ressourcenbilanz.
Qualitätsmanagement: Entwickle ein Ursache-Wirkungs-Diagramm für eine zu große Bohrung; unterscheide Maschinen-, Werkzeug-, Spann-, Mess- und Planungsfehler und schlage überprüfbare Gegenmaßnahmen vor.
Digitale Fertigung: Erstelle ein digitales Prüfblatt mit Grenzwertüberwachung und eindeutiger Kennzeichnung von Annahmen, Versionsstand und fiktiven Prüfdaten; teste mindestens zwei Grenzfälle.
Lernvideo: Produziere ein kurzes erklärendes Video oder eine Bildschirmpräsentation zu Drehzahl, Vorschub und sicherer Vorbereitung ausschließlich mit Zeichnungen, CAD oder Simulation; keine laufende Maschine filmen.

Lernkontrolle

Auftragsanalyse: Erläutere an der Musterplatte, wie eine unklare Toleranzangabe den Arbeitsplan, die Werkzeugwahl und die Prüfentscheidung verändert; dokumentiere Rückfragen.
Berechnung: Begründe jeden Schritt von der gewählten Schnittgeschwindigkeit bis zu Drehzahl, Vorschubgeschwindigkeit und theoretischer Schnittzeit; führe eine Einheitenkontrolle aus.
Maschinensicherheit: Bewerte einen fiktiven Fall mit fehlendem Werkstückspanner und getragenen Handschuhen an der rotierenden Bohrmaschine; leite das fachlich zulässige Verhalten ab.
Prüfstrategie: Entwickle für die zwei Bohrungen und die Außenmaße einen Prüfplan mit geeignetem Messverfahren, Grenzbereichen, Messunsicherheit und nachvollziehbarem Fehlerbericht.
Wirtschaftlichkeit: Prüfe, wie eine Nacharbeit von acht Minuten die Modellkosten verändert, und diskutiere, wann ein Verfahren trotz höherer Stückzeit technisch und ökologisch sinnvoll ist.
Berufliche Reflexion: Präsentiere eine Verbesserung des fiktiven Ablaufs mit Belegen für Sicherheit, Qualität, Materialeffizienz und datensparsame digitale Dokumentation.

Lernnachweis

Abzugebendes Portfolio: (1) eigene bemaßte Einzelteilskizze, (2) Anforderungsliste und Quellenprüfung, (3) begründeter Arbeitsplan mit Sicherheitskontrollen, (4) vollständiges Rechenblatt zu Drehzahl, Vorschub, Bearbeitungszeit, Materialmenge und Modellkosten, (5) überprüfbares CAD-/Papiermodell oder ausschließlich unter fachkundiger Aufsicht hergestelltes reales Bauteil, (6) Prüfplan und Soll-Ist-Protokoll, (7) Fehleranalyse, Nachhaltigkeitsbilanz und fünfminütige Ergebnispräsentation. Keine echten Schüler-, Kunden- oder Betriebsdaten hochladen.

Akzeptanz: Das Raster des Praxisfalls summiert sich auf 100 Punkte. Die Lehrperson überprüft fachliche Begründung, Einheiten, Prüftauglichkeit, Plausibilität und sicheren Umgang; die Simulationsalternative ist ausdrücklich gleichwertig als theoretischer Lernnachweis, aber kein Beleg für bereits erworbene praktische Maschinenberechtigung. Die persönliche praktische Freigabe erfolgt ausschließlich durch zuständige Fachpersonen im jeweiligen Betrieb oder in der Schule.

Reflexion: Was war deine wichtigste Annahme? Welches Maß war am schwierigsten zu prüfen? Welche Quellen für Werkzeugdaten mussten auf Aktualität überprüft werden? Welche Abweichung würdest du zuerst melden? Welche Verbesserungen wären ohne Sicherheitsverlust sinnvoll?

OER und Wikipedia

Fachquellen und Rechts-/Normenstand (geprüfte Startseiten, Oktober 2026):

KMK: Rahmenlehrplan Fachkraft für Metalltechnik, LF 2 auf gedruckter Seite 11 – Lernziele, 80 Stunden; amtliche Quelle, nicht als frei bearbeitbare Kurslizenz behauptet.
BIBB: Berufsprofil Montagetechnik samt Verordnung und Fachrichtungen – zur Einordnung der betrieblichen Ausbildung und Rechtsgrundlagen.
DGUV Information 209-066 – Sicherheitsgrundlagen für Werkzeugmaschinen.
DGUV Regel 109-003, April 2026 – Arbeitsschutz beim Einsatz von Kühlschmierstoffen.
Sandvik Coromant: Formeln und Definitionen zum Bohren – verifizierte Rechenformeln, ohne pauschale Schnittdatenfreigabe.
DIN EN ISO 286-1:2019-09 sowie DIN EN ISO 21920-1:2022-12 – aktuelle Katalogeinträge, keine Kopie der Normtexte.
BAM: Maschinenrecht – Rechtslage und Stichtag 2027.
HubbS: Video Senken von Bohrungen – Bildungswerk der Hessischen Wirtschaft e. V., deutsch, frei zugänglich, nicht zur Weiterverbreitung lizenziert.
HubbS: Handhabung Messschieber – involas, CC BY-SA 4.0, deutsch; für das Lernfeld 2 ausdrücklich ausgewiesen.
Udo Schädlich: Ermittlung der Schnittdaten fürs Drehen – deutsch, 2018, Video nur eingebettet/verlinkt; keine behauptete freie Nachnutzung.

Verifizierte Wikimedia-Commons-Abbildungen und Bildrechte:

Eingebetteter Dateiname	Nachweis der Dateiseite	Urheber	Nachgewiesene Lizenz
File:DrillMachine.jpg	Säulenbohrmaschine	Audriusa	CC BY-SA 3.0
File:Milling machine.jpg	Fräsmaschine	Pavel Ševela	CC BY-SA 3.0
File:Colchester Lathe.jpg	Drehmaschine	Andrew Gould	CC BY 2.0
File:Twist Drill - Perspective View.png	Spiralbohrer-Grafik	Robert Hewitt	CC BY-SA 3.0
File:Vernier Caliper.jpg	Messschieber	Jeremyida002	CC BY-SA 4.0

Es wurden fünf thematisch passende Commons-Dateiseiten mit Autoren-/Lizenzangaben recherchiert. Lizenzhinweise und Versionsgeschichte auf Commons bleiben maßgeblich; Änderungen an Bildern sind entsprechend zu kennzeichnen. Die eingebundenen externen Videos haben unterschiedliche Nutzungsrechte und sind nicht automatisch OER.

Wikipedia als zusätzliche freie, kritisch zu prüfende Wissensquelle: Bohren, Zerspanen, Messschieber. Sie ergänzen, ersetzen aber nicht Fachbücher, aktuelle Herstellerdaten und die betriebliche Gefährdungsbeurteilung.

Verknüpfte Lernbereiche

Metalltechnik und Berufspraxis

Vernetzungsprojekt: Entwickelt als Lerngruppe eine vollständig anonymisierte, versionierte digitale Muster-Fertigungsmappe mit CAD-Skizze, Arbeitsplan, sicherer Prozesssimulation, Rechenblatt und Prüfprotokoll. Erstellt zusätzlich ein kurzes Glossar der Fachbegriffe auf Deutsch und Englisch. Achtet auf Nutzungsrechte der Abbildungen und auf die richtige Zuordnung zu Lernfeld 1 (Handwerkzeuge), Lernfeld 3 (Montage) und Lernfeld 4 (Instandhaltung).