aiMOOC

Baugruppen aus Rohren und Profilen herstellen - Fachkraft für Metalltechnik - LF 6

QR-Code

Einleitung

Du lernst, einen vollständigen Fertigungsauftrag für eine Baugruppe aus Rohren und Profilen zu verstehen, zu planen, fachgerecht auszuführen, zu prüfen und nachvollziehbar zu dokumentieren. Der Kurs richtet sich an Auszubildende im zweiten Ausbildungsjahr der Fachkraft für Metalltechnik, Fachrichtung Konstruktionstechnik. Bezug ist Lernfeld 6 mit 80 Unterrichtsstunden im Rahmenlehrplan der Kultusministerkonferenz. Andere Fachrichtungen dienen nur dem Vergleich; ihre Lernfelder werden hier nicht zu zusätzlichen Pflichtinhalten.

Ausgangspunkt ist eine berufstypische Situation: Ein Betrieb soll aus Stahlhohlprofilen einen rechtwinkligen Demonstrationsrahmen herstellen. Die Bestellung enthält eine Gesamtzeichnung, Einzelmaße, eine Stückliste, Angaben zu Werkstoff, Verbindung und Oberfläche sowie Anforderungen an die Prüfung. Du entscheidest nicht allein nach Augenmaß, sondern begründest alle wesentlichen Entscheidungen anhand von Unterlagen, Werkstoff- und Herstellerdaten, Gefährdungsbeurteilung und einer abgestimmten Fertigungsfolge.

Dein Kompetenzziel: Du kannst Auftrags- und Fertigungsunterlagen auswerten; Rohre, Normprofile, Formstücke und Werkstoffe zuordnen; Halbzeuge und Materialbedarf bestimmen; geeignete mechanische oder thermische Trenn-, Kalt- oder Warmumform- und Fügeverfahren auswählen; Betriebsmittel und Parameter unter Aufsicht festlegen; Bauteile vorbereiten; qualitätsgerecht fügen; Oberflächenschutz planen und ausführen lassen; Verbindungen prüfen und Fertigungs- sowie Prüfdaten dokumentieren. Du kommunizierst fachlich mit anderen Beteiligten und begründest Verbesserungen.

Sicherheitsgrenze: Sägen, thermisches Trennen, Biegen, Schweißen, Arbeiten mit technischen Gasen und Beschichtungschemikalien erfolgen ausschließlich nach betrieblicher Freigabe, Unterweisung und unter befugter Aufsicht. Als gleichwertige Lernalternative kannst du einen Rahmen aus Papierstreifen oder Karton konstruieren, mit einer CAD-Skizze planen, in einer beaufsichtigten Simulation virtuell heften und ein fiktives Prüfprotokoll bearbeiten. Kein Teil dieses Kurses ist eine Maschinenbedienungsanweisung oder eine Erlaubnis zu gefährlichen Tätigkeiten.

Auftrag, Zeichnungen und Halbzeuge verstehen

Beruflichen Auftrag systematisch analysieren

Klär zunächst: Was soll die Baugruppe leisten, wo wird sie eingesetzt und welche Anforderungen müssen erfüllt sein? Aus einer Gesamtzeichnung entnimmst du Außenmaße, Einbaulage, Form und Lage von Bauteilen. Eine Teilzeichnung enthält geometrische Einzelheiten, Bohrungen und Maße. Eine Stückliste ordnet Positionsnummern, Benennungen, Werkstoff, Anzahl und gegebenenfalls Norm- und Bestellangaben zu. Anordnungs-, Rohrleitungs- und Schweißpläne liefern je nach Auftrag Hinweise zur Lage, Rohrführung, Fügestellen oder Prüfpflichten. Eine unklare Schweißnahtkennzeichnung oder ein widersprüchliches Maß ist ein Grund zur Rückfrage, kein Freibrief für eine Vermutung.

Bei Rohrleitungsaufträgen kommen beispielsweise Nennweiten, Druckstufen und Formstücke wie Bögen, T-Stücke oder Reduzierungen vor. Ihre Auswahl gehört zur Auftragsklärung; eine Druckleitung darf nicht nach einer frei erfundenen Belastbarkeit dimensioniert werden. Beim hier verwendeten unbelasteten Modellrahmen stehen dagegen rechtwinklige Profile, zuschneidbare Längen und gut zugängliche Verbindungen im Zentrum. Beachte Maß-, Form- und Lagetoleranzen sowie gegebenenfalls Passungen. Eine Außenmaß-Toleranz begrenzt nicht automatisch die Rechtwinkligkeit; deshalb sind häufig mehrere Prüfmerkmale erforderlich.

Kommunikation im Team: Übergib fehlende Angaben schriftlich an die zuständige Fachkraft, halte die geklärte Zeichnungsversion fest, vereinbare Verantwortlichkeiten und prüfe Maßangaben auch bei Sprachunterschieden gemeinsam an einer Skizze. Bei Konflikten helfen konkrete Messwerte, aktive Rückfragen und ein sachlicher Lösungsvorschlag.

Rohre, Profile, Werkstoffe und Halbzeugbezeichnungen

Ein Rohr ist ein langes Hohlbauteil mit meist rundem Querschnitt; ein Hohlprofil kann auch quadratisch oder rechteckig sein. Vollprofile besitzen keinen inneren Hohlraum. Winkel-, U-, T- und I-Profile unterscheiden sich in Querschnitt und möglicher Beanspruchung. Unterschiedliche Geometrien bedeuten verschiedene Steifigkeit, Bearbeitbarkeit, Verbindungsmöglichkeiten, Masse und Oberflächenzugänglichkeit. Ein Rohrbogen ist ein Formstück, kein beliebig gebogenes Rohr ohne spezifizierte Eigenschaften.

Abbildung: Beispiele für Stahlprofil-Querschnitte, darunter quadratisches Hohlprofil, Winkel- und U-Profil. Grafik: William Perry, gemeinfrei; überprüfte Quelldatei unter Wikimedia Commons.

Typische Werkstoffgruppen sind unlegierte und legierte Stähle, Nichteisenmetalle wie Aluminium und Kupfer sowie Kunststoffe für dafür vorgesehene Rohrsysteme. Entscheide nach Auftrag und geprüftem Einsatzbereich: Festigkeit, Korrosionsumgebung, Fügeeignung, Temperatur, Kosten, Recycling und zugelassene Medien müssen zusammenpassen. Kunststoffrohr ist keine austauschbare Lösung für einen tragenden Stahlrahmen; Edelstahl ist nicht in jeder Umgebung automatisch korrosionsbeständig.

Eine vollständige Halbzeugangabe kann Profilart, Außenabmessung, Wanddicke, Länge, Werkstoffbezeichnung und zugehörige Liefernorm enthalten. Beispiel für eine noch zu bestätigende Bestellzeile: Quadratisches Hohlprofil 30 × 30 × 2 mm, geeignete freigegebene Stahlsorte, Lieferlänge 3000 mm. Die Normzuordnung muss zur tatsächlich gelieferten Ausführung passen. Als nachgeprüfter Normenhinweis für kaltgefertigte geschweißte Stahlbau-Hohlprofile dient DIN EN 10219-1:2006-07, die bei DIN Media im Recherchezeitpunkt als aktuell geführt wird. Ein Entwurf von 2026 ist ausdrücklich keine automatisch gültige Ersatznorm. Verbindlich bleiben freigegebene aktuelle Vertragsunterlagen und Liefernachweise.

Materialbedarf und wirtschaftliche Planung

Lege vor dem Zuschnitt einheitliche Einheiten fest. Aus einer Stückliste mit Längen L und Stückzahlen n ergibt sich die geometrische Summe Lgesamt = Summe aus n × L. Dazu kommen je nach Verfahren Schnittfugenbreite, Spann- und Anfahrverluste sowie Bearbeitungszugaben. Nutze ein nachvollziehbares Zuschnittschema statt bloß alle Soll-Längen zu addieren. Prüfe, ob eine Halbzeugstange die benötigten Stücke tatsächlich aufnehmen kann, und kennzeichne brauchbare Reststücke.

Die Querschnittsfläche eines idealisiert scharfkantigen quadratischen Hohlprofils mit Außenkante a und Wanddicke t ist A = a² − (a − 2t)². Daraus folgen näherungsweise V = A × L und m = ρ × V. Die idealisierte Rechnung ist für Lernzwecke geeignet; reale Profil-Ecken sind oft gerundet. Für Bestellungen und verbindliche Massenangaben verwende Hersteller- oder Lieferantentabellen und den Werkstoffnachweis. Typische Fehler: Millimeter nicht in Meter umrechnen, Schnittfugen vergessen, Innenmaß mit Außenmaß verwechseln oder Reststücke als vollständig verlustfrei ansetzen.

Trennen, Biegen und Arbeitsmittel auswählen

Trennverfahren vergleichen und begründet festlegen

Mechanisches Trennen umfasst beispielsweise Metallbandsägen und Kaltkreissägen. Es eignet sich häufig für maßhaltigen Zuschnitt von Profilen und erzeugt je nach Verfahren Späne, Grat und eine Schnittfuge. Thermisches Trennen umfasst etwa Plasma-, Laser- oder Brennschneiden; die Eignung hängt stark von Werkstoff, Dicke, geforderter Kontur, Wärmeeinfluss und vorhandener Anlage ab. Ein Laserzuschnitt kann komplizierte Konturen ermöglichen, ist für vier gerade Schnitte nicht automatisch die nachhaltigste Wahl. Werkstückauflage, Spannmittel, passende Sägeblattdaten, Maschinenschutz und zulässige Schnittparameter sind immer nach Herstellerinformation festzulegen.

Ein Gehrungsschnitt ist ein schräger Stirnschnitt, meist für das Zusammenfügen von Profilen an einer Ecke. Bei einem stumpfen T- oder Eckstoß treffen Stirnfläche und Seite anders aufeinander. Entnimm Winkel, Bezugsmaße und erforderliche Schnittzugaben stets der Zeichnung. Nach dem Trennen werden Grat und scharfe Kanten im freigegebenen Verfahren beseitigt und Maße geprüft. Fehlerquellen: falsche Bezugskante, Maß am falschen Profilende angelegt, nicht berücksichtigte Sägefuge, unsicher gespanntes Teil oder nicht erkannte Wärmeeinflusszone.

Fachvideo 1: Metall & Holz – Mobiler Werktisch 1: Zuschnitt Stahl, Holz und Vorbereitung, Sven's Werkstube; zeigt anhand von Quadratrohr Zuschnitt nach Zeichnung und Vorbereitung. Geprüfte Projektbeschreibung. Das Video ist Anschauungsmaterial, keine Sicherheitsfreigabe.

Rohr- und Profilbiegen: Radius, Winkel und Werkstoffverhalten

Kaltbiegen verformt Werkstücke ohne gezielte Erwärmung; dabei können äußerer Zug, innere Druckbeanspruchung, Rückfederung und Kaltverfestigung auftreten. Warmbiegen kann größere Formänderungen erlauben, beeinflusst jedoch Werkstoffeigenschaften und erfordert besondere Schutzmaßnahmen. Die Eignung von Werkzeug, Biegeradius, Biegedorn und Schmierung wird aus Herstellerdaten, Biegetabellen und dem Fertigungsauftrag abgeleitet. Ungeeignete Parameter können zu Ovalisierung, Knicken, Einrissen oder starker Wanddickenänderung führen. Nicht jeder Profiltyp lässt sich mit demselben Werkzeug biegen.

Abbildung: Schematische Rohrbiegung und Winkel. Olivier Cleynen, CC0 1.0; Original und Rechteangaben.

Bei einem idealen Kreisbogen mit Biegewinkel α in Grad und Bezugsradius R beträgt die Bogenlänge s = 2πR × α/360°. Beispiel: R = 120 mm und α = 90° führen zu s = 2π × 120 mm × 90/360 ≈ 188,5 mm. Dieser Wert beschreibt nur die gewählte geometrische Bezugslinie, nicht automatisch die benötigte Zuschnittlänge eines realen Rohrbogens. Neutrale Faser, Rückfederung, Material und konkrete Maschinenkennwerte müssen berücksichtigt werden. Typische Fehler sind die Verwechslung von Innen-, Mittellinien- und Außenradius sowie das Übertragen eines Wertes von einem anderen Werkstoff.

Abbildung: Rollenbiegemaschine als Beispiel für eine Vorrichtung zum Profil- oder Rohrbiegen. Quantum Machinery, CC BY-SA 4.0; Datei und Lizenz.

Arbeitsschritte, Hilfsmittel und digitale Vorbereitung

Ein Arbeitsplan hält Prüfschritt, Tätigkeit, Betriebsmittel, Sollmerkmal, Sicherheitsvoraussetzung und verantwortliche Freigabe fest. Zur Planung gehören Schablonen, rechtwinklige Anschläge, Spannvorrichtungen, geeignete Messmittel und bei Bedarf Hilfskonstruktionen. Vor realen Fertigungsschritten prüfst du Verfügbarkeit und Zustand der Arbeitsmittel, verwendest die freigegebenen Herstellerdaten und klärst Schnittgeschwindigkeit, Vorschub, Spannbereich, Biegeparameter oder Nahtvorbereitung mit der zuständigen Fachkraft. Werte sind nicht allein aus einer allgemeinen Internetanleitung auf einen Betrieb zu übertragen.

Digitale Arbeitsmittel können eine 2D-Zeichnung versionieren, eine Stückliste automatisch abgleichen, Schnittpläne vergleichen und Materialreste verwalten. Bezeichne die eindeutige Zeichnungsversion; ein CAD-Modell ohne freigegebene Maße ersetzt die gültigen Auftragsdokumente nicht. Nutze für Übungen ausschließlich erfundene Auftragsnummern und synthetische Daten. Zugriffsrechte und Löschfristen für echte Betriebsdaten richten sich nach betrieblichen Vorgaben und geltendem Datenschutzrecht.

Fügen, Verzug und Oberflächenschutz beherrschen

Fügeverfahren nach Funktion und Beanspruchung wählen

Schraubenverbindungen sind in der Regel lösbar. Für deren sichere Auslegung sind Gewinde, Schraubenfestigkeitsklasse, Klemmteile, Anziehmethode, Lochabstände und Korrosionspaarungen wichtig. Dünnwandige Hohlprofile dürfen beim Anziehen nicht unbemerkt eingedrückt werden; geeignete Verstärkungen oder Distanzhülsen können laut konstruktiver Freigabe erforderlich sein. Schweißverbindungen sind stoffschlüssig und im Regelfall nicht zerstörungsfrei lösbar. Bei MAG-Schweißen schmilzt die abschmelzende Drahtelektrode im Lichtbogen unter Schutzgas. Parameter und Zusatzwerkstoff hängen von Werkstoff, Blechdicke, Nahtart, Position und dokumentierter Verfahrensvorgabe ab. Rohrverbindungen können unter anderem lösbare Flansch-, Gewinde- oder zugelassene Pressverbindungen sein; sie sind nach Medium, Druck, Temperatur und Systemzulassung auszuwählen.

In der Fügeflächenvorbereitung werden nach Freigabe Maßhaltigkeit, Spalt, Kanten, Oberflächenzustand, Verunreinigungen und Zugänglichkeit geprüft. Eine Heftnaht fixiert die Lage vor dem Fertigschweißen, ersetzt aber nicht die freigegebene Nahtausführung. Die Schweißfolge beeinflusst Schrumpfung und Verzug; gegenläufige oder symmetrische Abschnitte können geeignet sein, müssen jedoch dem Schweißplan entsprechen. Nachbehandlungen hängen von Werkstoff, Nahtqualität und Oberflächenanforderungen ab. Hitze kann das Gefüge beeinflussen, Spannungen und Maßänderungen verursachen. Ungeprüfte Oberflächenbeschichtungen dürfen nicht ohne vorherige Freigabe angeschweißt werden.

Fachvideo 2: Metall & Holz – Mobiler Werktisch 2: Gestell schweißen, Tischplatte verschrauben, Sven's Werkstube. Beobachte besonders Fixierung, Reihenfolge und Bauteilbezug; geprüfte Projektseite.

Fachvideo 3: MAG Schweißen Grundlagen, Classic-Car.TV, veröffentlicht 2020. Behandelt unter anderem Nahtarten, die Bedeutung abgestimmter Parameter und sichtbare Fehler. Geprüfter Videotitel und Inhalt. Praktische Einstellungen nur unter fachlicher Aufsicht und nach Herstelleranweisung übernehmen.

Arbeitsschutz und Gesundheitsgefahren zuerst klären

Beim Sägen und Bohren drohen Schnitt-, Einzugs-, Quetsch- und Spanverletzungen, Lärm sowie Gefährdungen durch Kühlschmierstoffe. Beim Schweißen und thermischen Trennen kommen elektrische Risiken, UV- und IR-Strahlung, Verbrennungen, Brand, Gase und gesundheitsgefährdende Rauche hinzu. Eine Gefährdungsbeurteilung und Unterweisung sind vor der Tätigkeit erforderlich. Trenne Gefahrenbereiche ab, nutze nur freigegebene Geräte und Spannmittel, beachte Schutzabdeckungen sowie Not-Halt-Funktionen. Für Metallbandsägen sind insbesondere sicher gespanntes Material, Abschirmung im Schnittbereich und das sichere Entfernen von Spänen relevant: BGHM Arbeitsschutz Kompakt 063.

Die DGUV Information 209-010 erläutert Gefährdungen beim Lichtbogenschweißen; die TRGS 528 konkretisiert Schutzmaßnahmen für schweißtechnische Arbeiten. Vorrang haben vermeidende und technische Maßnahmen wie geeignete Verfahren und wirksame Erfassung der Gefahrstoffe an der Entstehungsstelle; ergänzend gelten organisatorische Schutzmaßnahmen und geeignete persönliche Schutzausrüstung gemäß Gefährdungsbeurteilung. Ein einfacher Atemschutz ersetzt keine erforderliche technische Absaugung. Technische Gase sind gegen Umfallen zu sichern und nach den freigegebenen Sicherheitsunterlagen zu handhaben. Eigenmächtiges Schweißen an unbekannten Behältern, Druckleitungen oder beschichteten Werkstücken ist ausgeschlossen.

Abbildung: Schleifarbeit an einem quadratischen Rohrprofil als Anlass zur Gefährdungsanalyse. Kleuske, CC BY-SA 3.0; Herkunft und Lizenz. Leite aus dem Foto ausdrücklich keine Zustimmung zur gezeigten persönlichen Schutzausrüstung ab; beurteile Schutzmaßnahmen anhand der aktuellen Gefährdungsbeurteilung.

Korrosionsschutz, Umwelt und Kreislaufwirtschaft

Entscheide den Oberflächenschutz nicht erst nach Fertigungsende: Einsatzumgebung, Werkstoff, Verbindungsart, Hohlräume und Reparierbarkeit bestimmen die Vorbehandlung. Mögliche Verfahren sind Reinigen, Entfetten, zulässige mechanische Vorbehandlung, Beschichten und unter geeigneten Randbedingungen Stückverzinken. Ein Beschichtungssystem muss zur Umgebung und vorbereiteten Oberfläche passen; DIN EN ISO 12944-5:2020-03 behandelt Schutzbeschichtungssysteme für Stahlbauten. Für das Stückverzinken sind, soweit anwendbar, die Anforderungen aus DIN EN ISO 1461:2022-12 relevant. Geschlossene Hohlräume sind bei thermischer Beschichtung besonders kritisch: Entlüftungs- und Ablauföffnungen dürfen nicht improvisiert, sondern nur von zuständiger Fachplanung und Verzinkungsbetrieb freigegeben werden.

Trenne saubere metallische Reststücke nach Werkstoff, erfasse verwertbare Profile im Materiallager und verhindere unnötige Zweitschnitte. Kühlschmierstoffe, Schleifstaub, Reinigungsreste und Beschichtungsstoffe sind nach Sicherheitsdatenblatt und betrieblichen Entsorgungswegen zu behandeln, nicht in den Ausguss zu geben. Prüfe, ob weniger Schnittverluste, austauschbare Schraubverbindungen und eine reparierbare Beschichtung den gesamten Lebenszyklus verbessern. Nachhaltigkeit bedeutet nicht automatisch: weniger Material ohne die notwendige Festigkeit zu unterschreiten.

Prüfen, kommunizieren und dokumentieren

Messmittel und Prüfmerkmale

Du kontrollierst Ausgangsmaterial und Maße mit geeignetem Stahlmaßstab, Messschieber, Winkel oder kalibriertem Messmittel, soweit Messbereich und erforderliche Genauigkeit passen. Für einen Rahmen sind Außenbreite, Außenhöhe, Gegenüberstellung zweier Diagonalen, Ebenheit und Lage der Verbindungen typische prüfbare Merkmale. Das Diagonalmaß allein beweist noch keine ebene oder fehlerfreie Baugruppe. Definiere vor der Fertigung das Sollmaß, die zugelassene Abweichung, Prüfmethode, Prüfzeitpunkt und den Umgang mit Abweichungen. Eine Zeichnungsangabe geht vor einer beispielhaften Kurs-Toleranz.

Abbildung: Vermessen einer Rohrwand mit Messschieber. Hiroshi Ishii, CC BY 2.0; Quelldatei und Lizenz.

Sichtprüfungen an Fügestellen achten unter anderem auf Lage, ausreichende Zugänglichkeit, offensichtliche Risse, Poren, Einbrandkerben oder unzulässige Formabweichungen. Eine Sichtprüfung ersetzt keine eventuell geforderte weitergehende oder zerstörungsfreie Prüfung. Für Schmelzschweißverbindungen ist DIN EN ISO 5817:2023-07 ein einschlägiger Bewertungsstandard; die konkrete Bewertungsgruppe und anwendbare Prüfvorgaben müssen aus dem Auftrag hervorgehen, nicht aus einer pauschalen Annahme.

Prüfprotokoll und Fehlerauswertung

Ein nachvollziehbares Protokoll enthält anonymisierte Auftragskennung, freigegebene Zeichnungsversion, Ist- und Sollwerte mit Einheit, Messmittel, Beobachtung, Prüfdatum, Verantwortungsrolle, Abweichung und dokumentierte Entscheidung zur Nacharbeit oder Freigabe. Notiere nicht nur in Ordnung, sondern beispielsweise Außenbreite 600,5 mm bei zulässig 598 bis 602 mm; prüfe zusätzlich andere Merkmale. Bei widersprechenden Messergebnissen wiederhole die Prüfung mit korrekt angesetztem Messmittel und dokumentiere die Ursache. Korrigiere nicht stillschweigend Messwerte.

Bei Projektbesprechungen stellst du Ergebnisse sachlich dar, erkennst Zielkonflikte zwischen Termin, Sicherheit und Qualität und lässt Änderungen formell freigeben. Digitale Fotos oder CAD-Dateien werden ohne reale Kunden-, Betriebs- oder Schüleridentitäten im Kurs verwendet. Betrieblich erhobene Daten bleiben in der freigegebenen Infrastruktur; Zugriffsberechtigungen und personenbezogene Angaben werden minimiert.

Praxisfall: einen quadratischen Demonstrationsrahmen fertigen

Auftrag und freigegebene Beispielannahmen

Fiktiver Auftrag FMT-LF6-MODELL-01: Für eine reine Unterrichtsdemonstration soll ein rechteckiger, nicht tragender und nicht druckbelasteter Rahmen mit Außenbreite 600 mm und Außenhöhe 400 mm entworfen werden. Vier gerade Stücke quadratischen Stahlhohlprofils mit angenommenem Außenmaß 30 × 30 mm und Wanddicke 2 mm werden in einem einfachen stumpfen Eckstoß-Konzept verbunden. Die beiden vertikalen Profile laufen außen durch; die horizontalen Profile liegen dazwischen. Realer Werkstoff, lieferbare Abmessungen, Fügeverfahren und Freigaben müssen vor Fertigung durch den Betrieb geprüft werden.

Für die Modellprüfung gelten projektbezogene Übungstoleranzen, nicht automatisch Normtoleranzen: Außenbreite 600 ± 2 mm, Außenhöhe 400 ± 2 mm und Unterschied der zwei gemessenen Diagonalen höchstens 3 mm. Die Verbindung wird anhand einer freigegebenen Fügedokumentation visuell bewertet. Ein Einsatz als Möbel, Gerüst, Tragteil, Schutzvorrichtung oder Leitung ist ausdrücklich nicht zugelassen.

Stückliste, Rechenweg und Materialnachweis

Pos.	Stückzahl	Beschreibung	Soll-Länge je Stück	Summe
1	2	Außenliegender Vertikalholm, Profil 30 × 30 × 2 mm	400 mm	800 mm
2	2	Zwischenliegender Horizontalholm, gleiches Profil	600 − 2 × 30 = 540 mm	1080 mm
Gesamt	4	Profilstücke		1880 mm

Der Rechenweg berücksichtigt, dass die Breite von 600 mm einschließlich der beiden 30 mm breiten außenliegenden Holme gemessen wird. Wären alle vier Teile auf Außenmaße 600 und 400 mm geschnitten, entstünde ein falsches Gesamtmaß.

Zuschnittplan als didaktische Annahme: eine Profilstange von 3000 mm, vier abgetrennte Werkstücke, pro Schnitt angenommene Sägefuge 3 mm. Benötigt werden 1880 mm Nutzlänge + 4 × 3 mm Schnittverlust = 1892 mm. Rechnerische Restlänge: 3000 − 1892 = 1108 mm. Dies ist ein Planwert; real sind Anfahrstück, Spannbarkeit des Restes, eventuelle Aufmaße und die tatsächliche Werkzeugfuge zu berücksichtigen. Vorschlag zur Aufteilung entlang der Stange: 540 mm, 540 mm, 400 mm, 400 mm plus jeweilige Schnittfuge. Das Reststück erhält Kennzeichnung und bleibt nur dann im Lager, wenn eine spätere sichere Bearbeitung möglich ist.

Vereinfachte Massenberechnung: Bei a = 30 mm und t = 2 mm ergibt sich A = 30² − 26² = 900 − 676 = 224 mm². Umgerechnet sind das 0,000224 m²; bei 1,880 m Gesamtlänge folgt V = 0,00042112 m³. Mit einer nur für die Überschlagsrechnung angenommenen Stahldichte von 7850 kg/m³ erhältst du m ≈ 3,31 kg für die vier idealisierten Profile, ohne Schweißgut und ohne Eckradien. Hersteller-Metergewicht und tatsächlicher Lieferzustand sind für die verbindliche Angabe maßgeblich.

Diagonale als Sollgeometrie: Nach dem Satz des Pythagoras beträgt die geometrische Außendiagonale d = √(600² + 400²) mm = √520000 mm ≈ 721,1 mm. Verglichen wird insbesondere die Differenz beider Diagonalmessungen; eine einzelne korrekte Diagonale ist noch kein vollständiger Nachweis aller Maße.

Arbeitsplan mit Freigabepunkten

Schritt	Handlung	Prüfbares Zwischenergebnis	Sicherheit und Freigabe
Auftragsklärung	Zeichnungsversion, Einsatzgrenze und Stoßdarstellung klären	Freigegebene Maßskizze und Stückliste	Rückfrage bei ungeklärter Konstruktion
Materialauswahl	Profil, Werkstoff und Liefernachweis abgleichen	Identifizierbares Halbzeug, dokumentierte Spezifikation	Materialprüfung durch Fachkraft
Zuschnittplanung	Vier Soll-Längen und reale Fugen berechnen	Zuschnittliste und Restschema	Maschinenfreigabe, Unterweisung und Spannkonzept
Trennen und Entgraten	Unter Aufsicht oder ausschließlich im Modell ablängen	Stücke mit gemessenen Längen und sicheren Kanten	Schutzeinrichtungen, keine Handgriffe im Gefahrenbereich
Ausrichten	Rechtwinklig fixieren und Lage kontrollieren	Breite, Höhe, zwei Diagonalen vor dem Fügen	Geeignete Anschläge, keine instabile Aufspannung
Fügen	Freigegebene Verbindungsart und Arbeitsfolge umsetzen	Verbindung laut Plan, keine eigenmächtigen Parameter	Schweißen und technische Gase nur durch Befugte unter Aufsicht
Prüfen	Maße, Zustand, Lage und Verbindung beurteilen	Vollständiges anonymes Prüfblatt	Geeignetes Messmittel, Freigabe bei Abweichung einholen
Oberflächenschutz	Vorgegebene Reinigung und Schutzfolge planen	Dokumentierte Oberfläche und Verträglichkeit	Sicherheitsdatenblatt und Entsorgung beachten
Übergabe	Ergebnis, Reste und Änderungsbedarf kommunizieren	Fertigungsbericht und Reflexion	Nur freigegebene und anonymisierte Dokumente

Prüfblatt und Bewertungsraster

Merkmal	Soll / Übungsvorgabe	Beispielhafter Istwert	Prüfung / Ergebnis
Außenbreite	600 ± 2 mm	600,5 mm	innerhalb des angenommenen Bereichs
Außenhöhe	400 ± 2 mm	399,8 mm	innerhalb des angenommenen Bereichs
Außendiagonale A	geometrisch rund 721,1 mm	721,5 mm	protokolliert; zusammen mit B beurteilen
Außendiagonale B	Differenz zu A höchstens 3 mm	720,8 mm	Differenz 0,7 mm, Vorgabe erfüllt
Fügestellen	ohne unzulässige Auffälligkeit gemäß freigegebenem Plan	Demonstrationsfoto mit Prüfanmerkung	durch Fachkraft zu beurteilen; kein selbstständiges Qualitätszertifikat
Oberflächenschutz	gewähltes System und Vorbereitung dokumentiert	fiktive Freigabe-Checkliste	vor realer Behandlung fachlich bestätigen

Bewertungsraster für den Lernnachweis (100 Punkte):

Kriterium	Maximalpunkte	Erkennbare Qualitätsmerkmale
Auftragsanalyse und Rückfragen	10	Einsatz, Zeichnungsstand, Grenzen, Klärung
Zeichnung und Stückliste	15	Positionen, Außen- und Zwischenmaße, Verständlichkeit
Berechnung und Materialplanung	15	korrekte Längen, Schnittfuge, Rest, nachvollziehbare Einheiten
Verfahrenswahl und Arbeitsplan	15	begründete Schritte, geeignete Hilfsmittel, Freigaben
Sicherheit, Umwelt und Datenschutz	15	konkrete Gefahren, technische Schutzmaßnahmen, Entsorgung, fiktive Daten
Qualität und Prüfdokumentation	20	vollständige Soll-Ist-Prüfung, Diagonalvergleich, Umgang mit Fehlern
Präsentation und Verbesserung	10	sachliche Zusammenarbeit, Reflexion, optimierter Alternativplan
Summe	100	Kursinternes Bewertungsraster, keine amtliche Prüfungsnote

Transfer und Fehleranalyse: Wenn die horizontale Länge versehentlich mit 600 statt 540 mm berechnet wurde, ist bereits die Stückliste falsch. Wenn die Diagonalen stark differieren, überprüfst du Spannlage, Bezugsflächen und Winkel, ehe weitergefügt wird. Bei auffälliger Schweißnaht darfst du nicht durch eigenmächtiges Nachschweißen reparieren, sondern dokumentierst die Abweichung und lässt die zuständige Fachkraft entscheiden. In einem rein digitalen Lernnachweis können alle Produktionsschritte durch Zeichnung, Simulation und begründete Prüfentscheidung ersetzt werden.

Einordnung: Dieser Praxisfall bildet einen vollständigen, prüfbaren Lernprozess ab. Für echte Bauwerke, Drucksysteme, sicherheitsrelevante Bauteile oder zertifizierte Schweißarbeiten sind separate Bemessung, Qualifikation und einschlägige Regeln erforderlich. Maßgeblich sind Ausbildungsordnung, betrieblicher Ausbildungsplan, Landeslehrplan sowie die jeweils zuständige Kammer. Der Kurs begründet weder amtliche Anerkennung noch Prüfungszulassung.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste dein Fachwissen

Welche Unterlage ordnet Positionsnummern den benötigten Bauteilen und Stückzahlen zu? (Stückliste) (!Schweißrauchprotokoll) (!Urlaubsplan) (!Wartungsvertrag)

Welche Profilbezeichnung beschreibt einen Hohlquerschnitt mit gleichen Außenkanten? (Quadratisches Hohlprofil) (!Massiver Rundstahl) (!Flachblech) (!Offenes U-Profil)

Welche Angabe muss bei der Materialbedarfsrechnung zusätzlich zu den Fertiglängen beachtet werden? (Schnittfuge und Bearbeitungszugaben) (!Nur die Farbe des Werkstücks) (!Die Zahl der Mitarbeitenden) (!Die Stromrechnung des Betriebs)

Wie lang muss beim Praxisrahmen ein zwischen zwei 30 mm breiten Außenholmen liegender Querholm für 600 mm Außenbreite sein? (540 mm) (!600 mm) (!570 mm) (!660 mm)

Welcher Befund weist beim Biegen auf einen möglichen Verfahrensfehler hin? (Knickbildung am Rohrquerschnitt) (!Dokumentierter Sollradius) (!Freigegebener Arbeitsplan) (!Geeignete Biegeschablone)

Was ist vor dem realen Schweißen einer Baugruppe unabdingbar? (Freigabe und geeignete Schutzmaßnahmen nach Gefährdungsbeurteilung) (!Beliebige Internetparameter übernehmen) (!Ohne Aufsicht erste Schweißpunkte setzen) (!Beschichtung zur Probe anschmelzen)

Warum werden Lage und Diagonalen vor der endgültigen Verbindung überprüft? (Um Winkelfehler vor dem irreversiblen Fügen zu erkennen) (!Damit weniger Zeichnungen gebraucht werden) (!Um die Werkstoffdichte zu erhöhen) (!Damit die Profile selbstständig länger werden)

Welche Aussage zur Oberflächenbehandlung ist fachlich richtig? (Das Schutzsystem richtet sich nach Werkstoff und Einsatzumgebung) (!Jeder Stahl ist ohne Schutz überall rostfrei) (!Jede Lackierung ist für jede Umgebung geeignet) (!Geschlossene Profile dürfen immer ohne Planung feuerverzinkt werden)

Welcher Inhalt gehört zu einem nachvollziehbaren Prüfprotokoll? (Sollwert und Istwert mit Einheit sowie Prüfmethode) (!Nur der Vorname des Prüfers) (!Nur ein Foto ohne Maßangabe) (!Nur das Wort fertig)

Welche Handlungsweise ist bei unklarer Schweißnahtkennzeichnung angemessen? (Mit der zuständigen Fachkraft die gültigen Unterlagen klären) (!Nahtform nach persönlichem Geschmack wählen) (!Die Kennzeichnung ignorieren) (!Stillschweigend ein anderes Profil verwenden)

Memory: Fachbegriffe und Bedeutung

Ordne jedem Begriff genau die fachlich passende Erläuterung zu. Lies die Rückmeldung der Lernumgebung und wiederhole fehlerhafte Zuordnungen anhand der Lehrkapitel.

Halbzeug	Industriell vorgefertigtes Ausgangsmaterial mit definierter Form und Abmessung
Schnittfuge	Durch ein Trennwerkzeug verbrauchter Materialbereich
Biegeradius	Geometrische Größe zur Beschreibung einer Rohr- oder Profilkrümmung
Heftnaht	Vorläufige Schweißverbindung zum Fixieren vor der weiteren Nahtausführung
Gefährdungsbeurteilung	Systematische Ermittlung von Risiken und erforderlichen Schutzmaßnahmen
Maßtoleranz	Festgelegte zulässige Abweichung eines Maßes

Drag-and-drop: Arbeitsnachweise zuordnen

Ziehe die fünf Nachweise zu der Phase, in der sie im Auftragsprozess besonders benötigt werden.

Ordne den passenden Nachweis zu.	Phase des beruflichen Auftrags
Geklärter Zeichnungsstand	Auftrag analysieren
Berechnete Zuschnittliste	Materialbedarf planen
Unterwiesene Bedienperson und freigegebene Maschine	Fertigung sicher vorbereiten
Erfasste Soll-Ist-Messwerte	Qualität prüfen
Dokumentierter Restmaterialbestand	Nachhaltige Übergabe durchführen

Kreuzwort: Rohre und Profile

Nutze die Hinweise zu sechs unterschiedlichen Fachbegriffen. Schreibe jeden Lösungsbegriff als ein einziges Wort.

Hohlprofil	Länglicher Querschnitt mit innen liegendem Hohlraum, beispielsweise quadratisch
Gehrung	Schräger Schnitt am Ende eines Profils zur Herstellung einer Eckverbindung
Stückliste	Dokument mit Positionsnummern, Mengen und Benennungen
Schablone	Maß- und Formhilfe zur wiederholgenauen Prüfung oder Fertigung
Heftnaht	Kurze Verbindung, die Teile vor dem endgültigen Schweißen in Lage hält
Korrosion	Chemische oder elektrochemische Beeinträchtigung eines Werkstoffs durch seine Umgebung

LearningApps: weitere Übungen finden

Suche in LearningApps nach fachbezogenen Zuordnungsübungen. Prüfe bei extern erstellten Apps selbst die Richtigkeit; eine Suchseite ist kein amtlich geprüfter Test.

Lückentext: Auftragskette durchdenken

Trage je Satz einen passenden zentralen Fachbegriff ein. Bei Unsicherheit lies die zugehörige Stelle erneut.

Die Zuordnung von Bauteilen und Mengen steht in der

.

Den planmäßigen Werkstoffabtrag am Sägeschnitt berücksichtigt die

.

Eine bekannte Krümmung wird mit dem

beschrieben.

Vor dem Fügen kontrolliert man die

des Rahmens.

Eine kurze vorläufige Schweißverbindung heißt

.

Der Vergleich von Sollwert und Messwert ist eine

.

Der Schutz gegen Rost und weitere Umwelteinflüsse heißt

.

Ein prüfbares Messergebnis gehört in das

.

Vor gefährlichen Tätigkeiten ist eine

erforderlich.

Brauchbare Profilabschnitte werden als

dokumentiert.

Offene Aufgaben

Bearbeite die Aufgaben nach Schwierigkeitsgrad. Nutze fiktive Daten und Simulationen; gefährliche Tätigkeiten nur unter befugter Aufsicht. Es gibt nicht nur eine mögliche Begründung, wohl aber überprüfbare Fachkriterien.

Leicht

Auftrag lesen: Markiere in einer selbst erfundenen Rahmenzeichnung Außenmaße, Teilmaße, Fügestellen und ungeklärte Angaben. Gib eine sachliche Rückfrage an die Ausbilderin oder den Ausbilder an.
Profile erkennen: Erstelle ein beschriftetes Merkblatt zu Rundrohr, Quadrat-Hohlprofil, Winkel- und U-Profil. Beschreibe jeweils Querschnitt, typische Anwendung und eine Grenze der Eignung.
Sicherheitsbeobachtung: Untersuche ausschließlich anhand der geprüften Medien und DGUV-Quellen mögliche Gefahren an Säge, Biegemaschine und Schweißplatz. Erstelle eine Tabelle mit Gefahr, Schutzprinzip und Aufsichtsvorbehalt.
Messstrategie: Skizziere einen Rahmen aus Papier und zeige, wo Außenbreite, Außenhöhe und zwei Diagonalen mit einem geeigneten Maßstab geprüft werden. Nenne mögliche Ablesefehler.

Standard

Zuschnittplan: Berechne für eine frei gewählte nicht tragende Beispielkonstruktion aus vier Profilen die Stücklängen, die Schnittfugen und den Rest einer vorgegebenen Lagerstange. Lege alle Annahmen offen.
Verfahrensvergleich: Vergleiche Metallbandsäge und thermischen Zuschnitt sowie Schrauben und Schmelzschweißen für einen angegebenen Profilauftrag anhand Qualität, Kosten, Umwelt und erforderlicher Freigaben.
CAD-Modell: Zeichne den Praxisrahmen digital oder auf Millimeterpapier, ergänze eine anonymisierte Stückliste und erläutere die Bedeutung der Zeichnungsversion.
Prüfbericht: Beurteile ein fiktives Protokoll mit fünf Maßen, zwei Diagonalen und zwei Beobachtungen an Fügestellen. Kennzeichne Abweichungen und schlage den freizugebenden nächsten Prüfschritt vor.

Schwer

Fehleranalyse: Ein gelieferter Rahmen hat eine abweichende Diagonale und sichtbaren Verzug. Entwickle eine hypothesengeleitete Ursachenanalyse vom Zuschnitt bis zur Fügefolge, ohne reale Nacharbeit selbst auszuführen.
Materialoptimierung: Vergleiche zwei Zuschnittvarianten aus vorgegebenen Stangenlängen einschließlich Schnittfugen, nutzbaren Resten, Transport und nachvollziehbarer Materialausnutzung. Dokumentiere Grenzen der Rechnung.
Konstruktionsänderung: Entwickle eine sichere alternative Schraubverbindung für dünnwandige Hohlprofile im CAD-Modell. Erläutere, welche Nachweise oder Freigaben für reale Nutzung fehlen.
Teamentscheidung: Simuliere ein interkulturelles Übergabegespräch: Zeitdruck steht gegen ungeklärte Schweißzeichnung und Korrosionsanforderung. Formuliere fachliche Rückfragen, einen Konfliktlösungsplan und ein sachliches Ergebnisprotokoll.

Lernkontrolle

Auftrag und Zeichnung: Analysiere eine neue fiktive Baugruppe aus Rundrohren oder Rechteckprofilen. Ordne alle benötigten Unterlagen zu, kennzeichne fehlende Maße und beschreibe dein Vorgehen bei Widersprüchen.
Halbzeug und Zuschnitt: Entwickle aus mindestens fünf Profilstücken mit vorgegebenen Längen eine überprüfbare Schnittliste für zwei Lagerstangen. Berücksichtige reale Schnittfugen und begründe, wie du Reste wiederverwendest.
Biegeverfahren: Erläutere für einen 60°-Rohrbogen mit vorgegebenem Bezugsradius die ideale Bogenlängenrechnung und diskutiere, warum sie nicht ohne Maschinen- und Werkstoffdaten als Fertigmaß gelten darf.
Fügeverbindungen: Begründe die Wahl zwischen verschraubtem Stoß, freigegebener Schweißverbindung und geprüfter Rohrverbindung für drei unterschiedliche Einsatzfälle einschließlich Beanspruchung, Oberflächenschutz und Arbeitsschutz.
Qualitätsentscheidung: Vergleiche zwei anonymisierte Prüfprotokolle mit unterschiedlichen Diagonaldifferenzen und sichtbaren Schweißnahtauffälligkeiten. Trenne rechnerische Maßprüfung von der erforderlichen fachlichen Fügeprüfung.
Digitaler Transfer: Plane einen sicheren rein virtuellen Fertigungsdurchlauf vom CAD-Modell über Stückliste, Arbeitsplan und Gefährdungsbeurteilung bis zur datensparsamen Übergabe; nenne mindestens drei überprüfbare Qualitätskriterien.

Rückmeldung: Vollständig ist eine Bearbeitung, wenn Annahmen markiert, Einheiten korrekt, Sicherheitsgrenzen eingehalten, Entscheidungen durch Fachargumente begründet und Abweichungen transparent dokumentiert sind. Revidiere fehlerhafte Rechnungen nach Rückfrage, statt ein Ergebnis ohne Begründung zu übernehmen.

Lernnachweis

Dein Portfolio belegt die vollständige berufliche Handlungskette: (1) anonymisierte Auftragsanalyse mit geklärten Anforderungen; (2) gültige Maßskizze oder CAD-Modell und eigene Stückliste; (3) durchgerechneter Zuschnittplan mit Fugen, nutzbaren Resten und prüfbaren Einheiten; (4) begründete Verfahrens- und Werkstoffauswahl, dokumentierte Arbeitsfolge und Sicherheitsfreigaben; (5) fiktiver oder beaufsichtigter Fertigungsnachweis; (6) Soll-Ist-Prüfprotokoll mit Diagonalvergleich, Oberflächennachweis und Entscheidung zu Abweichungen; (7) kurze fachlich begründete Reflexion zu Verbesserung, Nachhaltigkeit, Teamarbeit und Datenschutz.

Kompetenzcheck: Lege das Portfolio einer Fachlehrkraft oder ausbildenden Fachkraft vor und nutze das 100-Punkte-Raster des Praxisfalls. Für einen rein simulierten Nachweis werden die Entscheidungen über Maschinenbedienung, Schweißfolgen und Gefährdungen theoretisch und vollständig prüfbar erklärt. Eine reale Schweißqualifikation, Bauteilzulassung, amtliche Prüfung oder Anrechnung auf die Ausbildung entsteht dadurch nicht.

OER und Wikipedia

Amtliche und fachliche Grundlagen – geprüfte Fundstellen:

KMK: Rahmenlehrplan Fachkraft für Metalltechnik, PDF-Seite 15, Lernfeld 6 – verbindlicher curricularer Bezug im Rahmen der landesrechtlichen Umsetzung.
BIBB: Fachkraft für Metalltechnik, Fachrichtung Konstruktionstechnik – Berufsprofil, zweijährige Ausbildungsdauer, Verweis auf Verordnung vom 2. April 2013. Achtung: Die ähnlich aussehende Kennung nb7856 bezeichnet beim BIBB die andere Fachrichtung Montagetechnik.
DGUV 209-010 Lichtbogenschweißen und BAuA TRGS 528 Schweißtechnische Arbeiten – Gefahren, technische Schutzmaßnahmen, jeweils aktuelle Fassungen und Betriebsanweisungen prüfen.
BGHM Arbeitsschutz Kompakt 063 – Gefährdungen beim Sägen; die konkrete Herstelleranleitung geht bei der Maschinenbedienung vor.
DIN EN 10219-1:2006-07 – Lieferbedingungen für bestimmte Stahlbau-Hohlprofile; Entwurf 2026 nicht als bereits gültige Ersatzfassung behandeln.
DIN EN ISO 5817:2023-07 – Bewertungsgruppen für Schmelzschweißverbindungen; konkrete Gruppe aus Vertrags- und Fertigungsunterlagen entnehmen.
DIN EN ISO 12944-5:2020-03 – Beschichtungssysteme; DIN EN ISO 1461:2022-12 – sofern zutreffend Anforderungen an Stückverzinkung. Normtexte werden hier nicht wiedergegeben.

Überblick zum Begriff Hohlprofil (Wikipedia, deutsch):

Nachgewiesene Bildquellen, Urheber, Nutzungsrechte:

Eingebundene Datei	geprüfte Dateiseite	Urheberangabe	Lizenz / Rechtehinweis
File:Structural-steel-icons.jpg	Wikimedia Commons	William Perry of Mercury Business Development	Gemeinfrei, Freigabe durch Urheber
File:Pipe bend schematic.svg	Wikimedia Commons	Olivier Cleynen	CC0 1.0
File:Roll bender.jpg	Wikimedia Commons	Quantum Machinery	CC BY-SA 4.0
File:Grinding in a construction firm.jpg	Wikimedia Commons	Kleuske	CC BY-SA 3.0
File:Tube thickness measured by a Vernier caliper.jpg	Wikimedia Commons	Hiroshi Ishii	CC BY 2.0

Videonachweise: Zuschnitt und Vorbereitung und Gestell schweißen und verschrauben von Sven's Werkstube sind über die Herausgeber-Projektseite überprüft; MAG Schweißen Grundlagen stammt von Classic-Car.TV. Die Videos werden nur über die Plattform eingebettet. Eine freie Lizenz oder ein eigenständiges OER-Bearbeitungsrecht wurde nicht nachgewiesen; keine Kopie oder Bearbeitung verbreiten. Angaben zu Quellen, Rechten und Verfügbarkeit können sich ändern.

Lizenzhinweis: Übernimm Bildmaterial nur mit zugehörigen Lizenzangaben; eine CC-BY- oder CC-BY-SA-Datei benötigt angemessene Urheber- und Lizenznennung, bei Bearbeitungen zusätzlich Änderungskennzeichnung und gegebenenfalls Weitergabe unter gleichen Bedingungen. Auf die fremden Video-Rechte erstreckt sich eine etwaige OER-Freigabe eigener Kurstexte nicht. Verwende keine vertraulichen oder personenbezogenen Ausbildungsdaten.

Verknüpfte Lernbereiche

Fachkraft für Metalltechnik – Konstruktionstechnik

aiMOOC Projekte

Projektidee A: Erstelle ein papierbasiertes Rahmendesign mit veränderlicher Breite und berechne Materialbedarf, Schnittfuge und Maßprüfung als Tabellenmodell.

Projektidee B: Entwickle gemeinsam mit der Fachlehrkraft eine digital dokumentierte, rein simulierte Arbeitsvorbereitung mit Werkstoffvergleich und Gefährdungsbeurteilung. Präsentiert werden begründete Entscheidungen statt unkontrollierter Maschinennutzung.

Projektidee C: Vergleiche zwei freigegebene Oberflächenschutzkonzepte bezüglich Korrosionsumgebung, Instandhaltung, Emissionen und Recyclingeignung. Die Auswahl wird mit geeigneten aktuellen Hersteller- und Normquellen belegt.