aiMOOC

Bauteile durch Trennen und Umformen herstellen - Fachkraft für Metalltechnik - LF 5

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Einleitung

Du lernst, wie du einen Fertigungsauftrag für Bauteile aus Blech und Draht fachgerecht analysierst, ein geeignetes Trenn- oder Umformverfahren begründet auswählst, den Arbeitsablauf planst, Prozessgrößen berechnest und die Qualität des Ergebnisses nachweist. Dieser aiMOOC richtet sich an Auszubildende im 2. Ausbildungsjahr der Fachrichtung Umform- und Drahttechnik im Beruf Fachkraft für Metalltechnik. Grundlage ist das KMK-Lernfeld 5 mit einem Zeitrichtwert von 80 Unterrichtsstunden. Andere Fachrichtungen werden nur zum Vergleich erwähnt.

Dein durchgängiger Auftrag: Für einen fiktiven Betrieb sollst du U-förmige Kantenschutzprofile aus Blech fertigungstechnisch vorbereiten, eine Musterfertigung auswerten und ihre Qualität dokumentieren. Ein ergänzender Drahtziehfall zeigt die Übertragbarkeit auf eine andere, für deine Fachrichtung zentrale Werkstoffform. Du arbeitest in der Reihenfolge Informieren – Analysieren – Planen – Entscheiden – Durchführen – Prüfen – Bewerten – Dokumentieren.

Sicherheitsgrenze: Maschinen, Pressen, Schneidwerkzeuge und Drahtziehanlagen dürfen nur nach betrieblicher Gefährdungsbeurteilung, Einweisung und unter befugter Aufsicht verwendet werden. Dieser Kurs ist keine Bedienfreigabe. Alle Berechnungen sind Lernmodelle, keine Einstellwerte für eine reale Anlage. Ohne zugelassene Praxisbedingungen erstellst du eine Papierabwicklung, einen Kartonprototyp und eine Tabellenkalkulation oder Simulation.

Auftrag analysieren und Fertigungsverfahren auswählen

Fertigungsunterlagen in Anforderungen übersetzen

Zu einem Fertigungsauftrag gehören typischerweise eine eindeutige Zeichnung mit Ansichten und Bemaßung, Werkstoff- und Halbzeugangaben, Stückzahl, Toleranzen, Angaben zur Oberfläche, Prüfmerkmale, Termin und Vorgaben für den Materialfluss. Prüfe zuerst Zeichnungsstand, Maßeinheiten, Bezugskanten, Fertigteilfunktion, Anforderungen an die Biegeradien und die Prüfbarkeit. Beispiel: Für einen U-förmigen Kantenschutz genügt die Notiz „ungefähr rechtwinklig“ nicht; festzulegen sind zwei Winkel mit zulässiger Abweichung, die Schenkellängen und die erlaubte Gratbildung.

Fachbegriffe: Ein Halbzeug ist etwa ein Blechband oder ein Drahtcoil vor seiner Weiterverarbeitung. Eine Toleranz beschreibt die zulässige Abweichung vom Sollwert. Ein Arbeitsplan ordnet jeden Arbeitsschritt Werkzeugen, Maschinen, Prüfungen und Sicherheitsmaßnahmen zu. Prozesskenngrößen sind unter anderem Blechdicke, Schneidspalt, Biegeradius, Biegekraft, Ziehverhältnis und Umformgeschwindigkeit. Qualitätsmerkmale sind Maß- und Formgenauigkeit, Oberflächengüte und Rissfreiheit.

Trennen und Umformen richtig unterscheiden

Verfahren	Wirkprinzip und Einsatz	Kritische Merkmale
Scher- und Messerschneiden	Zwei gegeneinander arbeitende Schneiden zerteilen Blech oder Draht; Tafelschere für gerade Zuschnitte, geeignete Trenneinrichtung für Draht	Schneidspalt, Schneidenzustand, Grat, Schnittlage
Biegeumformen	Das Bauteil erhält bei weitgehend erhaltenem Stoffzusammenhang einen Winkel oder eine Krümmung; etwa Gesenkbiegen und Schwenkbiegen	Innenradius, Rückfederung, Werkstoffrichtung, Biegelinie
Drahtziehen	Draht wird durch einen Ziehstein gezogen; Querschnitt sinkt, Länge steigt	Ziehverhältnis, Ziehkraft, Reibung, Zugspannung, Oberfläche

Beim Scherschneiden erfolgt die Trennung durch Scherbeanspruchung; beim Messerschneiden durch schneidende Werkzeuge, deren Wirkprinzip von der konkreten Bauart abhängt. Für einen geraden Blechzuschnitt ist eine gesicherte Tafelschere häufig wirtschaftlicher als spanendes Trennen. Ein gleichmäßig dünnerer Draht wird dagegen nicht „kleingeschnitten“, sondern durch Ziehen umgeformt. Verfahren wie Lasertrennen und Zerspanen sind nur Alternativen zum Vergleich, nicht zusätzlicher Pflichtstoff dieses Lernfeldes.

Bild: Tafelschere als Beispiel für das Trennen von Blech. Bildnachweis und Lizenz im Medienverzeichnis.

Deutschsprachiges Ausbildungsvideo: Blech zuschneiden an einer Tafelschere (Bildungswerk der Hessischen Wirtschaft, SPERLE/HubbS). Beobachtungsauftrag: Welche Funktion haben Ober- und Untermesser, Niederhalter und Untergreifschutz? Welche Schutzmaßnahmen erkennst du? Dieses frei zugängliche Video bleibt urheberrechtlich geschützt; es wird verlinkt und nicht als OER neu hochgeladen.

Werkzeuge, Spannmittel und Arbeitsplanung

Für die Tafelschere sind festes Untermesser, bewegtes Obermesser, Anschlag, Niederhalter und Schutzeinrichtungen wichtig. Beim Biegen wirken Stempel und Matrize beziehungsweise Biegewange zusammen; Werkstückanschläge sichern die Wiederholgenauigkeit. Beim Ziehen sind Ziehstein, Ziehvorrichtung, sichere Einzugsführung und geregelte Drahtaufnahme erforderlich. Werkzeugspannung befestigt das Werkzeug in der Maschine, Werkstückspannung beziehungsweise Werkstückführung hält das Halbzeug in der vorgesehenen Lage; das darf nicht verwechselt werden.

Vor jedem tatsächlichen Maschineneinsatz werden Betriebsanleitung, Freigabe, Werkzeugzustand, Schutzfunktionen, Materialkennzeichnung, Traglasten und erforderliche Qualifikation durch zuständige Fachpersonen geklärt. Ein Arbeitsplan umfasst mindestens Wareneingang, Identifizieren, Berechnen, sichere Vorbereitung, Materialfluss, Probe/Simulation, Prüfung, Korrekturentscheidung und dokumentierte Übergabe. Typische Fehler: aus einer alten Zeichnung fertigen, Bezugskanten verwechseln, Drahtcoil ungesichert abrollen oder einen verschlissenen Schneidsatz trotz Graten weiterverwenden.

Blech und Draht trennen: Prozess, Kraft und Schnittqualität

Trennzone und Schneidspalt

Beim Scherschneiden folgen auf elastische und plastische Verformung die Rissbildung und Werkstofftrennung. Die Schnittfläche kann Einzug, glatten Schnittanteil, Bruchanteil und Grat aufweisen. Der Schneidspalt ist der Abstand der wirksamen Schneidkanten quer zur Schnittrichtung. Ist er für Material, Dicke und Werkzeug ungeeignet, können Grat, Verschleiß oder schlechte Maßhaltigkeit zunehmen. Eine feste Faustzahl ohne Werkstoff- und Maschinendaten reicht deshalb niemals als Einrichtvorschrift.

Zur groben Lernabschätzung eines gleichzeitig wirksamen geraden Schnittes gilt: F = l × s × τ. Hier ist l die Schnittlänge in mm, s die Blechdicke in mm und τ die angenommene Scherfestigkeit in N/mm². Bei l = 30 mm, s = 1,5 mm und dem nur beispielhaft angenommenen τ = 300 N/mm² ergibt sich F = 30 × 1,5 × 300 N = 13 500 N = 13,5 kN. Der tatsächliche Spitzenkraftverlauf hängt unter anderem vom Schnittwinkel, der Schneidengeometrie und dem Material ab. Die Berechnung ist kein Ersatz für Herstellerdaten und Maschinenfreigabe.

Prüfen und Fehlerursachen zuordnen

Beurteile an einem freigegebenen, spannungsfreien und entgrateten Muster die Schnittlänge, Geradheit, sichtbaren Schnittanteile, Gratbildung und eventuelle Verzüge. Ein zu hoher Grat kann auf ungünstigen Schneidspalt oder Verschleiß hinweisen; schiefes Maß auf einen falsch verwendeten Anschlag; Risse oder Ausbrüche auf unpassende Werkstoff-Werkzeug-Kombination. Messmittel müssen zur Toleranz passen: Messschieber für geeignete Längen, Winkelprüfmittel für Geometrie, Oberflächenvergleich oder Lupe für sichtbare Fehler. Eingriffe an Werkzeugen und Beseitigen von Störungen gehören ausschließlich zu befugten Fachpersonen.

Sicherheit: Nicht in Schneid- und Scherbereiche greifen, keine Schutzeinrichtung umgehen, scharfkantige Teile sicher aufnehmen, geeignete PSA nach Gefährdungsbeurteilung verwenden und bei unsicherem Anlagenzustand Arbeit einstellen. Schnittschutzhandschuhe können bei scharfen, ruhenden Blechen passend sein, sind aber an rotierenden oder einziehenden Einrichtungen wegen Einzugsgefahr nicht pauschal zulässig. Beachte die Betriebsanweisung am konkreten Arbeitsplatz.

Biegeumformen: neutrale Faser, Rückfederung und Zuschnitt

Was beim Biegen im Werkstoff geschieht

Beim Biegeumformen wird die Außenseite des Bogens gestreckt und die Innenseite gestaucht. Zwischen beiden liegt die neutrale Faser, deren Länge im vereinfachten Biegemodell unverändert bleibt. Zunächst ist die Formänderung elastisch; nach Überschreiten der jeweiligen Fließgrenze kommt eine bleibende plastische Formänderung hinzu. Nach Entlastung verursacht der elastische Anteil eine Rückfederung. Die tatsächliche Lage der neutralen Faser hängt unter anderem von Material, Blechdicke und Biegeradius ab und liegt nicht allgemein exakt in der Blechmitte.

Animation: Ein Blech wird in einer Presse gebogen. Dies ist eine Darstellung des Prinzips, keine Anleitung zur Bedienung.

Foto: Gesenkbiegepresse. Achte beim Betrachten auf das Zusammenwirken von Werkzeug und Werkstück sowie den grundsätzlich gefährlichen Bewegungsbereich.

Beim Freibiegen bestimmt unter anderem der Werkzeughub den Endwinkel; beim Prägen beziehungsweise Gesenkformen sind Kontaktverhältnisse anders. Schwenkbiegen arbeitet mit einer drehenden Biegewange. Ein zu kleiner Innenradius kann Außenrisse fördern, eine ungeeignete Walzrichtung zu Anisotropieeffekten führen. Nie auf eigene Faust überbiegen oder Schutzabstände verändern: Die erforderliche Rückfederungskompensation wird anhand von Materialversuchen und freigegebenen Vorgaben bestimmt.

Deutschsprachiges Ausbildungsvideo: Biegen und Abkanten von Blechen an Abkantbank (Bildungswerk der Hessischen Wirtschaft, SPERLE/HubbS). Beobachtungsauftrag: Welche Maße werden vor und nach der Biegung geprüft? Auch dieses externe Video ist urheberrechtlich geschützt und wird nur verlinkt.

Gestreckte Länge einer Biegeabwicklung berechnen

Für ein vereinfachtes Biegemodell gilt bei einem Winkel β in Grad die Biegezugabe BA = π × β / 180 × (r_i + k × s). Dabei ist r_i der Innenradius in mm, s die Dicke in mm und k ein von Verfahren, Geometrie und Werkstoff abhängiger Lagefaktor für die neutrale Faser. Wichtig: Die anzugebenden Geradstrecken müssen als Längen zwischen den Tangentenpunkten definiert sein. Außenmaße eines Profils können nicht ohne Umrechnung in diese Formel eingesetzt werden.

Rechenbeispiel: Zwei 90-Grad-Biegungen mit r_i = 2,0 mm, s = 1,5 mm und einem rein didaktischen k = 0,40. Der Radius der neutralen Faser ist r_n = 2,0 + 0,40 × 1,5 = 2,6 mm. Für jede Biegung ergibt sich BA = π/2 × 2,6 = 4,084 mm. Betragen die drei geraden Tangentenabschnitte 25,0 mm + 40,0 mm + 25,0 mm, dann ist die modellierte Abwicklung L = 25 + 40 + 25 + 2 × 4,084 = 98,168 mm, gerundet 98,2 mm. Für die reale Fertigung muss der k-Faktor aus geeigneter Werkstoff-/Biegetabelle oder einer freigegebenen Probebiegung ermittelt und der Zuschnitt korrigiert werden.

Eine grobe, nur bei passendem Freibiege-Modell gebräuchliche Kraftabschätzung lautet F ≈ 1,42 × R_m × b × s² / V. R_m ist die Zugfestigkeit, b die wirksame Biegelänge, V die Matrizenöffnung; die eingesetzten Längen sind in mm. Beispielhaft mit R_m = 380 N/mm², b = 30 mm, s = 1,5 mm, V = 12 mm: F ≈ 1,42 × 380 × 30 × 2,25 / 12 = 3 035 N ≈ 3,0 kN. Die Formel gilt weder für alle Biegeverfahren noch als Maschineneinstellung; tatsächliche Werkzeug- und Maschinenbelastbarkeit sowie Hersteller-Krafttabellen sind maßgeblich.

Biegemängel rechtzeitig erkennen

Typische Fehler sind falscher Biegewinkel durch Rückfederung, falsche Schenkellänge durch fehlerhafte Abwicklung, äußere Haarrisse bei zu enger Biegung sowie Druckstellen durch ungeeignete oder verschmutzte Werkzeuge. Eine Korrekturentscheidung erfolgt erst nach dokumentierter Erstteilprüfung und Abstimmung mit der aufsichtführenden Fachperson. Prüfe, ob Fehler systematisch alle Teile betreffen oder nur einzelne: Das unterscheidet einen falschen Planwert von schwankender Positionierung.

Drahtziehen: Querschnitt, Ziehkraft und Kaltverfestigung

Ziehstein, Ziehverhältnis und Materialfluss

Beim Drahtziehen läuft der Draht kontrolliert durch eine kalibrierte Ziehöffnung. Die Querschnittsfläche wird kleiner; bei näherungsweise konstantem Volumen nimmt die Länge zu. Ausgangs- und Endquerschnitt runder Drähte berechnen sich mit A = π × d² / 4. Das Ziehverhältnis λ = A_0 / A_1 ist größer als 1; der logarithmische Umformgrad φ = ln(A_0 / A_1) beschreibt die Querschnittsänderung. Die Querschnittsabnahme in Prozent ist (A_0 − A_1) / A_0 × 100. Häufig sind mehrere Züge mit unterschiedlichen Ziehsteinen erforderlich; Schmierung, Werkzeugwinkel, Materialzustand und Temperaturentwicklung beeinflussen Oberfläche, Reibung und Rissrisiko.

Foto: Historische handbetriebene Drahtziehbank als Anschauung des Ziehprinzips. Moderne industrielle Anlagen besitzen andere Antriebe und Schutzkonzepte.

Durchgerechneter Vergleichsfall: Drahtdurchmesser d_0 = 3,00 mm und d_1 = 2,70 mm. A_0 = π × 3,00² / 4 = 7,069 mm² und A_1 = π × 2,70² / 4 = 5,726 mm². Daraus folgen λ = 7,069 / 5,726 = 1,235, die Abnahme (1 − 5,726 / 7,069) × 100 = 19,0 % und φ = ln(1,235) = 0,211. Die Drahtlänge wächst im idealisierten, verlustfreien Modell um denselben Faktor 1,235. Das Modell vernachlässigt etwa Verschnitt und elastische Effekte.

Ziehkraft fachgerecht abschätzen und beurteilen

Für eine idealisierte plastische Umformung ohne Reibung und zusätzliche Scherarbeit kann als untere Lernabschätzung gelten: F_ideal ≈ A_1 × k_f × φ. Mit einer angenommenen mittleren Fließspannung k_f = 350 N/mm² ergibt sich F_ideal ≈ 5,726 × 350 × 0,211 = 423 N. Die reale Ziehkraft fällt wegen Reibung, Werkzeuggeometrie und inhomogener Umformung im Allgemeinen höher aus. Die reale Prozessauslegung erfordert belastbare Werkstoffkennwerte und Herstellerunterlagen. Eine gefährliche Zugprobe an einer Maschine wird durch eine Berechnung oder eine digitale Modellaufgabe ersetzt.

Zugspannung ist die Zugkraft je Querschnittsfläche; Druckspannung entsteht unter Druckbeanspruchung. Auf den Werkstoff wirken beim Drahtziehen kombinierte Beanspruchungen, nicht nur reine Zugspannung. Der Ziehstein und die kontrollierte Aufwicklung müssen zum Werkstoff und zu zulässigen Parametern passen. Ein falscher Ziehstein, ein verunreinigtes Schmiermedium oder zu hohe Zugbeanspruchung kann Drahtbruch, Überhitzung und Oberflächenschäden auslösen. Coil-Enden und aufgespulte Drähte können erhebliche gespeicherte Energie enthalten: Kein selbstständiges Lösen von Bindungen, Einfädeln oder Beheben eines Drahtbruchs.

Kaltverfestigung, Zugversuch und Wärmebehandlung

Kaltverfestigung beschreibt die bei plastischer Kaltumformung typischerweise zunehmende Verformungsfestigkeit und häufig sinkende weitere Verformbarkeit. Im Zugversuch trägt man technische Spannung σ = F / A_0 gegen Dehnung ε = ΔL / L_0 auf. Elastischer Bereich, Fließen, Verfestigen, Einschnürung und Bruch sind an geeigneten Werkstoffen im Diagramm unterscheidbar; die Kurvenform ist werkstoffabhängig. Eine fachlich begründete Wärmebehandlung kann Verformbarkeit oder Festigkeit verändern; beispielsweise kann Rekristallisationsglühen nach starker Kaltverformung die Mikrostruktur neu bilden. Temperaturen und Zeiten dürfen nicht ohne Werkstoffdaten und freigegebenen Prozess vorgegeben werden.

Grafik: Beispiel eines Spannungs-Dehnungs-Diagramms für Baustahl. Markiere elastischen Bereich, Streckgrenze, Verfestigung und Bruch und erkläre den Einfluss auf die Umformbarkeit.

Das Eisen-Kohlenstoff-Schaubild hilft bei der Einordnung temperaturabhängiger Phasen und Gefüge von Eisen-Kohlenstoff-Werkstoffen; sein Gleichgewichtscharakter ersetzt keine anwendungsspezifischen Zeit-Temperatur-Vorgaben. Für die Oberfläche kommen je nach Produkt etwa Reinigen, Beizen, Phosphatieren oder Beschichten infrage. Auswahlkriterien sind Schutzwirkung, Oberflächengüte, sichere Handhabung, Umweltbelastung und Recyclingfähigkeit. Gefahrstoffe oder heiße Anlagen werden nur in freigegebenen betrieblichen Verfahren unter Aufsicht verwendet.

Qualität, Arbeitsschutz und nachhaltige Fertigung

Prüfplan mit nachvollziehbarer Entscheidung

Ein Prüfplan verknüpft jedes Qualitätsmerkmal mit Sollwert, Toleranz, Messverfahren, Prüfzeitpunkt, Zuständigkeit und Entscheidung über Gutteil oder Abweichung. Prüfe beim Blech Länge und Breite des Zuschnitts, Kanten und Grat, Biegeradius, Winkel, Schenkellängen, Risse und Oberflächen. Beim Draht sind Durchmesser, Ovalität, Oberfläche, etwaige Risse sowie geeignete mechanische Kennwerte wichtig. Zur Ursachenanalyse nutze die Kette Abweichung → mögliche Ursache → überprüfbare Gegenmaßnahme → erneute Messung. Beispiel: Gleichmäßig zu offene Biegewinkel lassen eine unzureichende Rückfederungskompensation vermuten; streuende Winkel können auf wechselnde Material- oder Anschlagbedingungen hinweisen.

Im digitalen Fertigungsprozess lassen sich Zeichnungsversion, Materiallos, Maschinenfreigaben, anonymisierte Prozesswerte, Messmittelkennungen und Messergebnisse versioniert dokumentieren. Diagramme zeigen Trends, etwa den Durchmesserverlauf einer Serie; eine einfache Regelkarte ersetzt jedoch keine begründete Toleranzentscheidung. Rechte an CAD-Daten und Betriebsgeheimnissen beachten: Dieser Kurs nutzt ausschließlich erfundene Stückzahlen, Werkstoffe, Messwerte und Rollenbezeichnungen; keine echten Kunden-, Betriebs- oder Schülerdaten hochladen.

Konkrete Sicherheitsentscheidung vor der Produktion

An Scheren und Pressen entstehen Schneid- und Quetschgefahren, beim Drahtziehen Einzug, Drahtschlag und Gefahren durch gespeicherte Zugenergie, beim Coiltransport zusätzlich Kipp- und Rollgefahren. Für reale Arbeiten gelten die betriebliche Gefährdungsbeurteilung, die passende Betriebsanweisung, die Einweisung, Herstellerangaben, geeignete Schutzmaßnahmen und die Freigabe durch befugtes Personal. Keine Störung bei laufender Anlage beseitigen; Maschinen nur im abgesicherten Zustand nach vorgesehenem Verfahren instand halten. PSA ergänzt technische und organisatorische Maßnahmen, ersetzt sie nicht. Bei nicht gewährleisteter Sicherheit endet die praktische Arbeit; nutze Kartonmodell, Skizze oder Simulation.

Geprüfte Regelwerksquellen: DGUV Information 209-019 „Sicherheit bei der Blechbearbeitung“, Ausgabe 01/2023, Betriebssicherheitsverordnung und TRBS 2111 „Mechanische Gefährdungen“. Betriebsbezogene Herstellerunterlagen, wirksame Schutzsysteme und der zum Prüfzeitpunkt aktuelle Regelwerksstand haben Vorrang vor älteren Lernbeispielen. Nenne eine DIN- oder EN-Norm im echten Arbeitsplan nur nach Prüfung der aktuellen Ausgabe und ihrer Anwendbarkeit; Normtexte werden hier nicht kopiert.

Ressourcen und Gesamtprozess bewerten

Für nachhaltige Produktion planst du Zuschnitte so, dass Randstreifen und Ausschuss gering bleiben. Trenne sortenreine Metallschnitte, vermeide unnötige Probeläufe und prüfe Schmierstoff- und Reinigungsmitteleinsatz sowie Rückführung entsprechend betrieblichen Regeln. Die ökologische Verbesserung kann gemessen werden, etwa als Kilogramm Ausschuss je 100 Gutteile oder kWh je Auftrag. Zielkonflikte transparent benennen: Ein zu kleiner Zuschnitt spart scheinbar Blech, kann aber die Ausschussquote erhöhen; ein zu großer Biegeradius ist möglicherweise materialschonender, aber funktional unzulässig. Wirtschaftlichkeit, Arbeitsschutz und Werkstoffqualität müssen gemeinsam bewertet werden.

Vollständiger Praxisauftrag: U-förmige Kantenschutzprofile

Modellzeichnung, Annahmen und Entscheidung

Fiktiver Auftrag: 30 U-förmige Kantenschutzprofile aus ebenem Stahlblech mit einer Breite von 30,0 mm und einer nominellen Dicke von 1,5 mm herstellen; die drei geraden Abschnitte bis zu den jeweiligen Tangentenpunkten betragen 25,0 mm, 40,0 mm, 25,0 mm. Zwei Biegungen zu jeweils 90° in gleicher Richtung, Innenradius 2,0 mm. Für dieses Lernmodell gelten die selbst festgelegten Akzeptanzgrenzen: gerader Abschnitt jeweils ±0,5 mm, Winkel jeweils 90° ±1°, Breite 30,0 ±0,3 mm, keine sichtbaren Risse, keine gefährlichen Grate. Diese Daten sind keine genormte Serienzeichnung. Werkstoffkennwerte, k = 0,40 und R_m = 380 N/mm² sind didaktische Annahmen, keine Maschinenvorgaben.

Verfahrensentscheid: Geraden Zuschnitt mit geeignetem Scherverfahren vorbereiten, zwei Biegungen mit geeignetem und freigegebenem Biegewerkzeug planen, anschließend Maß-, Winkel- und Sichtprüfung. Für 30 Teile sind zwei zusätzliche Musterzuschnitte vorgesehen, also insgesamt 32 Rohlinge. Eine alternative Simulation erfüllt den Lernauftrag auch ohne Maschinenarbeit.

Rechnungen und Materialbedarf

Zuschnittlänge: Pro Biegung BA = π/2 × (2,0 + 0,40 × 1,5) = 4,084 mm. Gesamtlänge = 25 + 40 + 25 + 2 × 4,084 = 98,168 mm; als vorläufige Modell-Zuschnittlänge 98,2 mm. Es handelt sich um die Länge entlang der neutralen Faser. Bei Biegeverfahren mit anderen Faktoren ist die reale Länge anzupassen. Kraftansätze: Vereinfachte Scherkraft für 30 mm Schnitt und angenommene Scherfestigkeit 300 N/mm²: 13,5 kN; vereinfachte Freibiegekraft mit einer V-Öffnung von 12 mm: rund 3,0 kN. Diese unabhängigen Modellwerte sind weder kombinierbar noch Maschinenfreigaben.

Bruttobedarf vor Randbeschnitt: 32 Rohlinge × 98,168 mm Länge × 30 mm Breite = 94 241 mm² = 0,09424 m² Blechfläche. Bei s = 1,5 mm und einer angenommenen Dichte von 7 850 kg/m³ entspricht das ungefähr 1,11 kg Ausgangsmaterial ohne Randstreifen, Werkzeuganfahr- und Beschnittverluste. Für die echte Beschaffung kommen Halte-, Rand- und Schnittzugaben aus dem freigegebenen Zuschnittplan hinzu. Zwei Muster von 32 geplanten Rohlingen bedeuten bei später 30 Gutteilen eine beispielhafte Musterquote von 6,25 % der Rohlinge; eine reale Ausschussquote lässt sich erst nach Messung bestimmen.

Arbeitsplan mit sicheren Entscheidungen

Schritt	Arbeitsmittel beziehungsweise Lernalternative	Nachweis und Freigabepunkt
Auftrag und Zeichnung kontrollieren	Zeichnung, Materialdaten, Prüfliste	Maße, Toleranzen und Funktionsanforderung schriftlich freigeben lassen
Abwicklung und Materialbedarf planen	Berechnung, Tabellenkalkulation oder Papiermodell	98,168 mm Modelllänge, Materialmenge und Annahmen dokumentieren
Gefährdungen vor jeder realen Arbeit klären	Betriebsanweisung, Schutzeinrichtungen und befugte Fachaufsicht	Ohne gültige Freigabe ausschließlich Karton- oder CAD-Simulation
Musterzuschnitt beurteilen	Im Betrieb nur freigegebene Scheranlage; sonst Kartonschablone	Längen-, Breiten- und Kantenprüfung protokollieren
Musterumformung beurteilen	Im Betrieb nur freigegebene Biegeanlage; sonst Papierprofil oder Biegesimulation	Geradstrecken, Radien, Winkel und Oberfläche erfassen
Serie entscheiden und bewerten	Prüfprotokoll, Arbeitsplan, Freigabevermerk	Bei Mängeln Ursache analysieren und Korrektur durch Fachaufsicht freigeben lassen
Material trennen und Auftrag abschließen	Sortierkonzept, digitale Dokumentation	Gut-/Ausschussbilanz, Datenschutzcheck, Übergabebericht

Prüfbares beispielhaftes Arbeitsergebnis: Ein fiktives Erstteil wird mit den geraden Tangentenabschnitten 25,1 mm, 39,9 mm und 25,0 mm, Breite 30,1 mm sowie Biegewinkeln 89,4° und 90,6° protokolliert. Sichtprüfung: keine Risse, keine scharfkantigen Grate. Für das hier definierte Lernmodell liegen sämtliche Messwerte innerhalb der gesetzten Grenzen; eine reale Serienfreigabe setzt zusätzlich korrekte Zeichnungsbezüge, geeignete Messverfahren und die Entscheidung einer befugten Fachperson voraus. Die vollständige Dokumentation enthält Zeichnungsstand, Berechnung, Arbeitsplan, Gefährdungsentscheidung, Messdaten, Bewertung und Verbesserungsvorschlag.

Bewertungsraster für Lernende und Ausbildende

Kompetenznachweis	Maximalpunkte	Kriterien
Auftragsanalyse	15	Fertigungsunterlagen, Fachrichtung und Anforderungen richtig erschlossen
Planung und Berechnungen	20	Arbeitsplan vollständig; Annahmen, Einheiten, Biegelänge und Kräfte nachvollziehbar
Sicherheits- und Umweltentscheidung	15	Gefährdungen benannt, Aufsicht/Simulation und Materialverwertung begründet
Prüfbares Arbeitsergebnis	25	Modell oder freigegebenes Muster maßlich beurteilt; Winkel, Kante und Oberfläche geprüft
Qualitätsdokumentation	15	Soll-Ist-Protokoll, Abweichungsanalyse und verantwortliche Entscheidung nachvollziehbar
Reflexion und Digitalisierung	10	Verbesserung unter Qualitäts-, Ressourcen- und Datenschutzaspekten dargestellt
Gesamt	100	Pädagogisches Raster; kein offizieller Prüfungsmaßstab

Dokumentiere zusätzlich, welche Annahmen sich in der Praxis bestätigen lassen und welche freigegebenen Tabellen-, Werkzeug- und Maschinendaten noch fehlen. Die zuständige Kammer, der gültige betriebliche Ausbildungsplan sowie der jeweilige Landeslehrplan sind für den realen Ausbildungsgang zu beachten. Der Kurs verleiht weder eine amtliche Anerkennung noch eine Prüfungszulassung.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste dein Wissen

Welches Verfahren passt zum geraden Abtrennen einer Blechplatine von einer Tafel? (Scherschneiden) (!Drahtziehen) (!Rekristallisationsglühen) (!Kugelstrahlen)

Welche Beanspruchung herrscht an der Außenseite eines gebogenen Blechbogens überwiegend? (Zugbeanspruchung) (!Ausschließlich Druckbeanspruchung) (!Keine Formänderung) (!Ausschließlich Torsion)

Was bezeichnet die neutrale Faser im vereinfachten Biegemodell? (Die Zone ohne Längenänderung beim Biegen) (!Die Linie mit maximaler Dehnung außen) (!Die sichtbare Gratkante) (!Den Winkelanschlag der Tafelschere)

Wie groß ist die modellierte Biegezugabe einer 90-Grad-Biegung mit neutralem Radius 2,6 mm ungefähr? (4,08 mm) (!2,60 mm) (!8,17 mm) (!90,00 mm)

Welches Ziehverhältnis ergibt sich für einen Draht von 3,00 mm auf 2,70 mm Durchmesser ungefähr? (1,235) (!0,810) (!1,111) (!1,900)

Welche Gefahr ist für eine laufende Drahtziehanlage besonders charakteristisch? (Einzugsstelle und plötzlich freigesetzte Drahtspannung) (!Ausschließlich Sonnenblendung) (!Ausschließlich Papierstaub) (!Gefährdungsfreiheit bei geringem Drahtdurchmesser)

Welche typische Veränderung bewirkt starke Kaltverformung bei vielen Metallen? (Anstieg der Verformungsfestigkeit) (!Vollständiges Verschwinden aller Eigenspannungen) (!Automatisches Schmelzen des Werkstoffs) (!Garantiert höhere weitere Dehnbarkeit)

Wodurch kann ein nach dem Entlasten zu offener Biegewinkel entstehen? (Durch elastische Rückfederung) (!Durch unveränderte Werkstoffdichte allein) (!Durch die Farbe der Werkbank) (!Durch die Größe der Schrift in der Zeichnung)

Welche Unterlagen eignen sich für eine nachvollziehbare Erstteilfreigabe? (Freigegebene Zeichnung mit dokumentierten Soll-Ist-Messwerten) (!Nur ein Foto ohne Maßstab) (!Nur eine mündliche Vermutung) (!Eine nicht freigegebene alte Skizze)

Was ist bei der Festlegung des Schneidspalts fachlich richtig? (Werkstoff und Blechdicke sowie Werkzeugdaten berücksichtigen) (!Immer denselben Wert für jede Werkstoffgruppe einsetzen) (!Den Schneidspalt ohne Schutzmaßnahmen im Lauf verstellen) (!Den Schneidspalt unabhängig vom Grat beurteilen)

Memory: Fachbegriffe und Bedeutungen

Schneidspalt	Abstand zwischen den wirksamen Schneidkanten
Rückfederung	Elastischer Anteil der Formänderung nach Entlastung
Ziehstein	Werkzeug zur Verringerung des Drahtquerschnitts
Kaltverfestigung	Zunahme des Fließwiderstands durch plastische Kaltumformung
Biegezugabe	Bogenlänge im Bereich der neutralen Faser
Erstteilprüfung	Prüfung eines frühen Musters gegen freigegebene Sollwerte

Drag-and-drop: Verfahren und Aufgabe zuordnen

Ordne die passenden Begriffe zu.	Fertigungs- oder Prüfaufgabe
Tafelschere	Eine gerade Blechplatine abtrennen
Abkantpresse	Eine definierte Profilbiegung herstellen
Drahtziehanlage	Einen Drahtquerschnitt über ein Ziehwerkzeug verringern
Messschieber	Geeignete Längen und Durchmesser kontrollieren
Zugprüfmaschine	Werkstoffverhalten unter Zugbeanspruchung untersuchen

Kreuzworträtsel: Fertigungswissen

Biegung	Wie heißt die dauerhafte Richtungsänderung einer Blechkontur?
Ziehstein	Welches Werkzeug verengt beim Drahtziehen den Drahtquerschnitt?
Gratbildung	Wie heißt die Entstehung scharfkantigen Materials an einer Schnittkante?
Scherschneiden	Wie heißt die Trennung durch gegeneinander wirkende Schneiden?
Rückfederung	Welcher Effekt verändert den Biegewinkel nach Entlastung?
Prüflehre	Womit lässt sich eine festgelegte geometrische Form vergleichend prüfen?

LearningApps

Suche dort nach Aufgaben zu Trennverfahren, Biegeverhalten und Drahtziehen. LernApps sind eine externe Suche, keine geprüfte Aufgabe zum konkreten Arbeitsauftrag; überprüfe Inhalte und Datenschutz vor ihrer Nutzung.

Lückentext: Prozesswissen anwenden

Vor der Fertigung prüfst du zuerst die

auf Maße, Werkstoff und Toleranzen.

Beim geraden Zerteilen von Blech wird häufig das Verfahren

angewendet.

Der Abstand zwischen den beiden wirksamen Schneidkanten heißt

.

Die Innenseite eines gebogenen Blechs wird überwiegend

.

Die Außenseite eines gebogenen Blechs wird überwiegend

.

Der elastische Winkelrückgang nach der Entlastung heißt

.

Die für die Abwicklung betrachtete Faser heißt

.

Beim Drahtziehen wird der Draht durch einen

geführt.

Eine durch plastische Kaltumformung bewirkte Festigkeitszunahme nennt man

.

Zur Beurteilung von Abweichungen dokumentierst du

.

Bei fehlender Maschinenfreigabe verwendest du eine

.

Metallreste werden möglichst

gesammelt.

Offene Aufgaben

Leicht

Technische Zeichnung: Kennzeichne an einer fiktiven Profilskizze Maße, Innenradius, Tangentenpunkte und die beiden Biegelinien; erkläre die Wirkung jedes Merkmals auf die Funktion.
Fertigungsverfahren: Erstelle drei beschriftete Vergleichsskizzen zu Scherschneiden, Biegeumformen und Drahtziehen und nenne je zwei sinnvolle Einsatzfälle.
Arbeitssicherheit: Gestalte ein einseitiges Sicherheitsplakat mit drei Gefährdungen an Schere, Presse und Drahtziehanlage und jeweils einer sicheren Lernalternative.
Qualitätsprüfung: Erstelle für ein Papier-U-Profil eine einfache Soll-Ist-Liste zu Breite, Geradstrecken und Winkel und erläutere, warum ein Foto allein nicht genügt.

Standard

Biegeabwicklung: Berechne für zwei 90-Grad-Biegungen mit den Lernwerten s = 1,5 mm, r_i = 2,0 mm und k = 0,40 die gestreckte Länge; fertige eine maßbezogene Kartonabwicklung an und vergleiche Modell und Rechnung.
Schneidkraft: Erkläre die Einflussgrößen der Modellgleichung F = l × s × τ und untersuche rechnerisch, wie sich eine Verdopplung der Schnittlänge auf den Kraftansatz auswirkt.
Drahtziehen: Erstelle eine Tabellenkalkulation für Querschnitt, Ziehverhältnis, prozentuale Abnahme und Umformgrad bei zwei frei erfundenen Drahtdurchmessern und prüfe die Einheiten.
Fachvideo: Analysiere die beiden verlinkten Ausbildungsvideos mit einer Beobachtungsmatrix aus Werkzeug, Schutzmaßnahme, Sollmaß und sichtbarem Prüfschritt; führe keine gezeigten Maschinenhandlungen eigenständig nach.

Schwer

Fertigungsplanung: Entwickle einen vollständigen Arbeitsplan für 30 fiktive U-Profile einschließlich Alternativenvergleich, Materialbilanz, Gefährdungsentscheidung und Erstteilprüfung.
Fehleranalyse: Werte einen simulierten Datensatz mit zu offenen Biegewinkeln und stark schwankenden Schenkellängen aus; trenne mögliche systematische von zufälligen Ursachen und begründe geeignete Prüfungen.
Werkstoffprüfung: Interpretiere ein bereitgestelltes schematisches Spannungs-Dehnungs-Diagramm, kennzeichne Bereiche und begründe Grenzen eines Rückschlusses auf Biege- und Zieheignung.
Nachhaltige Metallfertigung: Vergleiche zwei fiktive Zuschnittpläne anhand Materialverlust, Prüfaufwand und Ressourcenverbrauch und schlage eine dokumentierte Optimierung mit Datenschutzkonzept vor.

Lernkontrolle

Anforderungsanalyse: Erläutere, welche fehlenden Daten eine vermeintlich vollständige Profilzeichnung für eine sichere Fertigung noch unbrauchbar machen können, und formuliere Rückfragen an die Fachaufsicht.
Verfahrenswahl: Begründe für einen geraden Blechzuschnitt, eine Profilbiegung und eine Drahtdickenreduktion je ein passendes Verfahren und eine ungeeignete Alternative.
Biegeparameter: Leite die Biegezugabe aus den Modellannahmen her, prüfe die Dimensionsrichtigkeit und zeige, weshalb gemessene Außenmaße nicht unbesehen als Tangentenlängen einsetzbar sind.
Ziehparameter: Vergleiche für d_0 = 3,00 mm und d_1 = 2,70 mm die Querschnittsabnahme mit dem Ziehverhältnis und beurteile die Grenzen der idealisierten Ziehkraft.
Fehlersuche: Ein Erstteil ist maßhaltig, hat aber Risse am Bogen und Grate am Zuschnitt. Plane eine sichere, nachvollziehbare Ursachenanalyse ohne Eingriff in eine laufende Maschine.
Handlungskompetenz: Erstelle eine kurze schriftliche Freigabeempfehlung für die fiktive Serie auf Grundlage von Prüftabelle, Ressourcenbilanz, Schutzbedingungen und Dokumentationsqualität.

Rückmeldung für die Lernkontrolle: Vollständige Antworten benennen die konkrete Entscheidung, begründen sie mit Werkstoff- und Prozessdaten, geben Einheiten und Grenzen an und trennen rechnerisches Lernmodell von realer Freigabe. Bei einer unklaren Maschinen- oder Werkstoffannahme ist ein begründeter Prüfbedarf besser als eine erfundene Einstellzahl.

Lernnachweis

Dein Lernnachweis besteht aus einem prüfbaren Portfolio mit (1) fiktivem, eindeutig versioniertem Auftrag und kommentierter Profilzeichnung, (2) Verfahrensvergleich und Sicherheitsentscheidung, (3) vollständigem Arbeitsplan, (4) Abwicklungs- und mindestens einer weiteren Prozessrechnung mit Einheiten, (5) Papiermodell oder ausdrücklich freigegebenem Muster und dokumentierter Erstteilprüfung, (6) Soll-Ist-Tabelle mit Gutteilentscheidung und Ursachenanalyse, (7) Material- und Energiebetrachtung sowie (8) Reflexion der Grenzen und nächsten Lernschritte. Ergänzend wird der Drahtziehfall mit Umformgrad, Querschnittsrechnung und Ideal-Kraftansatz erläutert. Verwende keine Originalkundendaten und dokumentiere keine geheimen Betriebsparameter.

Bewertung: Nutze das 100-Punkte-Raster aus Kapitel 6. Die Bewertung ist transparent und kompetenzorientiert, aber keine amtliche Abschlussprüfung und keine formale Maschinenberechtigung. Als Transferleistung erklärst du, wie eine Werkstoffänderung oder ein abweichender Biegeradius die Planung, Sicherheit und Prüfung beeinflusst.

OER und Wikipedia

Fachliche Primärquellen (verlinkt, nicht als OER bezeichnet):

KMK: Rahmenlehrplan Fachkraft für Metalltechnik, PDF-Seite 22, Lernfeld 5, Beschluss 22.03.2013; maßgeblicher inhaltlicher Ausgangspunkt, mit dem jeweiligen Landeslehrplan abgleichen.
BIBB: Fachkraft für Metalltechnik – Fachrichtung Umform- und Drahttechnik, Berufsprofil und Verweis auf Verordnung vom 02.04.2013; aktuelle Rechtslage stets beim zuständigen Träger prüfen.
DGUV Information 209-019, BAuA TRBS 2111 und BetrSichV für Sicherheit, nicht als Ersatz der konkreten Gefährdungsbeurteilung.

Zwei geprüfte frei zugängliche deutschsprachige Ausbildungsvideos (Copyright, keine ausgewiesene offene Lizenz):

Blech zuschneiden an einer Tafelschere, Bildungswerk der Hessischen Wirtschaft e. V., SPERLE/HubbS.
Biegen und Abkanten von Blechen an Abkantbank, Bildungswerk der Hessischen Wirtschaft e. V., SPERLE/HubbS.

Es wurde keine inhaltlich und urheberrechtlich belastbar verifizierte YouTube-Einzelvideo-Adresse gefunden; daher werden keine erfundenen YouTube-IDs eingebettet. Die beiden Fachvideos stehen als überprüfte externe Originalseiten zur Verfügung.

Geprüftes Commons-Medienverzeichnis mit Rechteangaben:

– Advliege, CC BY-SA 3.0, Quelldatei und Lizenz.
– Borowski, Public Domain, Quelldatei und Freigabe.
– Markhanksjr45, CC BY-SA 4.0, Quelldatei und Lizenz.
– Skatebiker, Public Domain, Quelldatei und Freigabe.
– Slashme/David Richfield; deutsche Bearbeitung Leyo, CC BY-SA 3.0, Quelldatei und Lizenz.

Bei Weiterbearbeitung und Weiterverwendung dieser Commons-Dateien gelten die jeweils verlinkten Lizenzbedingungen einschließlich Namensnennung und gegebenenfalls Weitergabe unter gleichen Bedingungen. Die Modellgrafiken und das historische Foto sind Veranschaulichungen, keine aktuellen Sicherheitsanweisungen.

Offener enzyklopädischer Einstieg in die Biegeverfahren:

Verknüpfte Lernbereiche

Metalltechnik und Fertigungsverfahren

Werkstoff und Mechanik

Qualität und verantwortliche Produktion

Dieser Kurs erschließt die Kompetenzen des KMK-Lernfelds 5 der Fachrichtung Umform- und Drahttechnik und knüpft an Zeichnungslesen, Werkstoffe, Prüfmittel und technische Mathematik an. Die Fachrichtung Konstruktionstechnik nutzt ebenfalls Blechteile, die Zerspanungstechnik dagegen vor allem spanende Verfahren; hier dienen beide ausschließlich als Vergleich. Maßgeblich für den tatsächlich durchzuführenden Ausbildungsgang sind der betriebliche Ausbildungsplan, der Landeslehrplan und die zuständige Kammer.