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Fertigen von Bauelementen mit handgeführten Werkzeugen - Zerspanungsmechaniker - LF 1

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Einleitung

Im ersten Ausbildungsjahr als Zerspanungsmechanikerin oder Zerspanungsmechaniker lernst du, einen Fertigungsauftrag vollständig zu bearbeiten: Du informierst dich, planst die Arbeit, entscheidest dich begründet für Werkstoff und Werkzeuge, führst die Bearbeitung nur unter fachlicher Aufsicht aus, prüfst das Ergebnis und dokumentierst die Qualität. Das KMK-Lernfeld 1 heißt „Fertigen von Bauelementen mit handgeführten Werkzeugen“ und hat einen Zeitrichtwert von 80 Unterrichtsstunden. Der KMK-Rahmenlehrplan, PDF-Seite 9 behandelt Zeichnungen, Fertigungspläne, Werkstoff- und Werkzeugauswahl, Trennen, Umformen, Berechnungen, Messen und Lehren, Kosten, digitales Präsentieren sowie Arbeits-, Umwelt- und Urheberrechtsschutz. Lies dazu das BIBB-Berufsprofil mit aktueller Ausbildungsordnung.

Leitauftrag: Plane eine ausgedachte Anschlaglasche aus Flachstahl, entscheide über Werkzeuge und Arbeitsschritte, stelle ein prüfbares Ergebnis im beaufsichtigten Werkstattunterricht oder ein sicher simuliertes Ergebnis her, führe ein Prüfprotokoll, kalkuliere Kosten und bewerte mögliche Verbesserungen. Du erhältst dafür einen vollständig gerechneten Praxisfall. Führe gefährliche Bearbeitungen niemals ohne eingewiesene und befugte Aufsicht durch. Nutze für den selbstständigen Einstieg Papier, Karton, 2D-CAD und vorgegebene Messdatensätze. Dieser Kurs ist keine amtliche Prüfung oder Zulassung; der betriebliche Ausbildungsplan, die zuständige Kammer, die Ausbildungsordnung und der jeweilige Landeslehrplan bleiben maßgeblich. Alle Beispieldaten sind erfunden und ohne Personenbezug.

Arbeitsaufträge, technische Zeichnungen und Arbeitsplanung

Vom Bauelement zur eindeutigen Zeichnung

Ein Bauelement erfüllt eine Funktion innerhalb einer Baugruppe, beispielsweise eine Anschlaglasche in einer Vorrichtung. Eine Funktionsbeschreibung erläutert den Zweck. Die Gesamt- oder Montagezeichnung zeigt Zusammenhänge und den Einbauort, die Teilzeichnung die für ein Einzelteil geltenden Maße, Ansichten, Toleranzen, Werkstoff- und Oberflächenangaben. Eine Skizze hält erste Überlegungen fest und kann durch eine normgerecht angelegte Zeichnung ersetzt werden. Ein Anordnungsplan beschreibt die Positionen in der Einheit. Eine Stückliste zählt benötigte Bauteile und Normteile auf; der Arbeitsplan ordnet die Arbeitsschritte samt Mitteln und Kontrollen.

Fiktive Übungsteilzeichnung: Eine Anschlaglasche besitzt eine Länge von 60,0 mm, eine Breite von 30,0 mm, eine Dicke von 3,0 mm und an den beiden oberen Ecken jeweils eine 5-mm-mal-5-mm-Fase unter 45 Grad. Die Längentoleranz ist 60,0 ± 0,2 mm, die Breitentoleranz 30,0 ± 0,2 mm, die Dickentoleranz 3,0 ± 0,1 mm und die Fasenmaß-Toleranz 5,0 ± 0,5 mm. Diese Werte sind ausdrücklich fiktive Einzelangaben einer Unterrichtszeichnung, keine aus einer Norm entnommenen Allgemeintoleranzen. Die Grenze für die Länge ist 59,8 bis 60,2 mm. Bei 60,3 mm ist die Länge nicht in Ordnung; das Maß darf nicht nachträglich stillschweigend geändert werden.

Wenn eine Zeichnung unklare Bezugsmaße, Ansichten oder Werkstoffbezeichnungen enthält, muss diese Frage vor der Fertigung geklärt werden. Vergleiche Zeichnungsnummer und Revisionsstand. Allgemeintoleranzen gelten nur, wenn sie mit einer aktuell gültigen und eindeutig referenzierten Normausgabe vom Auftrag erfasst sind. Verlasse dich nicht ungeprüft auf alte Tabellen. Eine saubere digitale Skizze sollte Ansichten, Maßeinheiten und Änderungsstand enthalten, ohne vertrauliche Betriebsangaben ins Internet zu übertragen.

Auftrag analysieren und Hilfsunterlagen erstellen

Arbeitsunterlagen für die Lasche:

Dokument	Beispielinhalt	Kontrollfrage
Funktion	Mechanischer Anschlag für eine Lehrbaugruppe	Wo wirken Kräfte und welche Kante bildet den Anschlag?
Teilzeichnung	60 × 30 × 3 mm, zwei Fasen, benannte Toleranzen	Welche Maße sind funktionskritisch?
Stückliste	Eine Lasche aus unlegiertem Flachstahl	Stimmen Werkstoff, Menge und Lieferform?
Rohteilkarte	Rohzuschnitt 65 × 32 × 3 mm	Reicht das Aufmaß für Sägen und Feilen?
Arbeitsplan	Anreißen, trennen, feilen, fasen, entgraten, prüfen	Werden notwendige Zwischenprüfungen eingeplant?

Halbzeuge sind angelieferte Ausgangsformen, zum Beispiel Bleche, Flachmaterial, Stangen und Profile. Normteile sind standardisiert beschriebene Elemente, etwa Schrauben oder Muttern. Diese Begriffe nicht verwechseln. Ein Werkstoffdatenblatt ergänzt die Zeichnung um Werkstoffeigenschaften; eine Betriebsanweisung ergänzt den Arbeitsplan um Sicherheitsanforderungen. Herstellerdaten bestimmen die Einsatzmöglichkeiten konkreter Werkzeuge. Prüfe vor praktischen Tätigkeiten, ob die Unterlagen freigegeben sind.

Übung: Zeichne eine Vorderansicht und eine Draufsicht der Lasche im Maßstab 1:1 und kennzeichne oben rechts eindeutig die zu fasenden Ecken. Beschreibe in einem Satz die Funktion der Lasche. Erstelle eine digitale Version ohne echte Firmennamen. Begründe anschließend, welche Informationen du vor einer Materialbestellung zusätzlich benötigen würdest.

Werkstoffkunde, Halbzeuge und Rechnen mit Einheiten

Material passend zur Funktion auswählen

Eisenwerkstoffe umfassen Stähle und Gusseisen. Für das Übungsbauteil wählen wir einen geeigneten, gut bearbeitbaren unlegierten Stahl. Nichteisenmetalle wie Aluminium und Kupfer unterscheiden sich in Masse, Festigkeit, Korrosionsverhalten und Bearbeitung. Aluminium besitzt bei gleichem Volumen eine geringere Masse als Stahl, kann aber beim Feilen Werkzeugzähne zusetzen. Kunststoffe unterscheiden sich beispielsweise durch geringere Steifigkeit und andere Wärmeempfindlichkeit. Alle diese Werkstoffgruppen kommen als Platten, Profile oder Stangen vor. Die tatsächliche Auswahl erfordert Angaben zu Belastung, Oberfläche, Lebensdauer, Lieferzustand, Kosten und Wiederverwertbarkeit.

Bezeichnungen auf Halbzeugen sind keine reinen Handelsnamen: Werkstoffgüte, Dicke und gegebenenfalls Lieferzustand gehören in eine technische Bestellung. Für Werkstoffeigenschaften gelten passende Datenblätter, nicht bloße Annahmen aus der Farbe. Ein gut zerspanbarer Werkstoff muss nicht für jede Funktion geeignet sein. Bei der Lasche sind Formbeständigkeit, Maßhaltigkeit, ausreichende Steifigkeit, Korrosionsumgebung und spätere stoffliche Verwertung wichtige Auswahlkriterien.

Volumen, Dichte und Masse berechnen

Das Rohmaterial der Lasche misst 65 mm × 32 mm × 3 mm. Daraus folgt das Volumen V = 65 × 32 × 3 = 6 240 mm³. Weil 1 cm³ = 1 000 mm³, entspricht das 6,240 cm³. Für einen beispielhaften Stahlwert ρ = 7,85 g/cm³ folgt m = ρ × V = 7,85 × 6,240 = 48,984 g. Dies ist ein Näherungswert; für eine betriebliche Berechnung verwende die Dichte des wirklichen Werkstoffs.

Bei der fertigen Kontur entfernst du von der rechteckigen Grundfläche 60 × 30 mm zwei rechtwinklige Dreiecke von je 5 × 5 / 2 = 12,5 mm². Der Flächenabzug beträgt 25 mm². Das Fertigvolumen ist (60 × 30 − 25) × 3 = 5 325 mm³ beziehungsweise 5,325 cm³. Die theoretische Fertigmasse ist 5,325 × 7,85 = 41,801 g. Die rechnerische Differenz zwischen Rohling und Fertigteil ist 48,984 − 41,801 = 7,183 g. In einer realen Fertigung müssen mögliche Schnittfugen und nutzbare Reststücke getrennt bilanziert werden. Erst am Ende auf eine sinnvolle Genauigkeit runden.

Stückzahl aus einer Leiste: Bei einer angenommenen Vorratslänge von 330 mm, einer Rohteillänge von 65 mm und einer modellhaft angenommenen Schnittfuge von 2 mm pro abgetrenntem Rohling benötigt jedes der vier abgetrennten Stücke 67 mm. Vier Stück beanspruchen 268 mm; es bleiben 62 mm. Für fünf Stück wären 335 mm erforderlich, sie passen nicht. Der reale Materialverlust ist zu messen beziehungsweise anhand des Sägeblatts zu planen. Typische Fehler: mm³ und cm³ verwechseln, die Schnittfuge unterschlagen oder Dichtewerte aus verschiedenen Einheiten mischen.

Technologische Daten und Werkzeuggeometrie

Beim spanenden Trennen wird Material durch einen Schneidkeil abgetragen. Sägen trennt ein Werkstück, Feilen erzeugt viele kleine Späne, während Biegen den Werkstoff überwiegend durch plastische Umformung in eine andere Gestalt bringt. Der Schneidkeil besitzt Freiwinkel α, Keilwinkel β und Spanwinkel γ. In einem vereinfachten orthogonalen Modell gilt α + β + γ = 90 Grad. Diese geometrischen Begriffe helfen bei der Werkstoff- und Feilenauswahl, sind aber keine universellen Einstellvorschriften.

Gehauene Feilen können durch die Schneidenform stärker schabend wirken; gefräste Feilen schneiden unter passenden Bedingungen kräftiger. Mehr Spanabtrag bedeutet nicht zwangsläufig bessere Oberfläche oder höhere Maßgenauigkeit. Die Werkzeuggeometrie muss zu Werkstoff, Bearbeitungsziel und Herstellerangaben passen. Passendes geprüftes deutschsprachiges interaktives Video: Gehauene und gefräste Feilen – Frei-, Keil- und Spanwinkel, involas GmbH, CC BY-SA 4.0 (HubbS). Notiere daraus die drei Winkelarten und begründe, warum du Video-Beispielwerte nicht pauschal auf jedes Werkzeug überträgst.

Handgeführte Werkzeuge, Spanen und Arbeitsschutz

Werkzeugauswahl und Werkstückspannung

In der manuellen Fertigung benötigst du gegebenenfalls Schraubstock, Schonbacken, Metallbügelsäge, passende Feilen, Reißnadel, Stahlmaß, Anschlagwinkel, Handentgrater und Messschieber. Der Schraubstock hält das Werkstück stabil, damit du die Kontur bearbeiten kannst. Vor der Arbeit werden Schraubstock, Spannbacken und Werkstückauflage kontrolliert. Schonbacken können empfindliche Flächen schützen, dürfen die Spannwirkung aber nicht verschlechtern.

Schraubstock als Spannmittel. MdeVicente, Wikimedia Commons, CC0 1.0. Geprüfte Dateiseite und Lizenz.

Eine Metallbügelsäge besitzt ein auswechselbares Sägeblatt. Verwende nur ein zum Werkstoff passendes, unbeschädigtes Blatt. Das Werkstück muss gegen unerwartete Bewegung gesichert sein. Sägen aus der freien Hand ohne sichere Aufspannung ist nicht zulässig. Beachte den Platzbedarf, mögliche Schnittverletzungen und die Anleitung der aufsichtsführenden Fachkraft.

Metallbügelsäge. Evan-Amos, Wikimedia Commons, vom Urheber gemeinfrei gestellt. Datei und Lizenz.

Mit der Schruppfeile erfolgt ein stärkerer Abtrag, mit der Schlichtfeile die feinere Endbearbeitung. Die Zahnung beziehungsweise der Hieb beeinflusst das Arbeitsergebnis. Eine Feile mit loser oder fehlender Griffhülse ist gefährlich; der spitze Angelbereich darf nicht als Griff dienen. Die sichere Körperhaltung, eine geeignete Arbeitshöhe und wiederholte Zwischenmessungen verbessern Qualität und Ergonomie.

Handfeile. Luke Milburn, Wikimedia Commons, CC BY 2.0. Bildrechte und Herkunft.

Geprüftes interaktives Fachvideo in deutscher Sprache: Schruppen und Schlichten mit Feilen, involas GmbH, CC BY-SA 4.0, mit Übung. Eine aktuelle Quelle für sicheren Handwerkzeugeinsatz ist die DGUV Information 209-001 „Arbeiten mit Handwerkzeugen“, September 2024. Sie behandelt die Auswahl, Ergonomie, Verwendung und Instandhaltung von Handwerkzeugen.

Anreißen, Körnen, Entgraten und gefährliche Arbeitsschritte

Anreißen überträgt Maße vom Plan auf das Werkstück; du arbeitest möglichst von definierten Bezugskanten aus, damit sich Teilmessfehler nicht aufaddieren. Körnen markiert einen Punkt mit einem Schlagwerkzeug, zum Beispiel zur Lagekennzeichnung einer Bohrung. Bei Körner und Hammer sind Augen, Hände und umliegende Personen zu schützen. Entgraten entfernt überstehende scharfe Kanten. Ob eine Kante ausreichend entgratet ist, wird mit geeigneter Methode überprüft; niemals mit dem Finger über eine möglicherweise scharfe Kante streichen.

Körner. Luke Milburn, Wikimedia Commons, CC BY 2.0. Lizenzbeleg.

Geprüftes deutschsprachiges Fachvideo: Anreißen und Körnen im Metallbereich, Bildungswerk der Hessischen Wirtschaft, Forschungsstelle SPERLE; über HubbS frei zugänglich, Copyright, keine freie Nachnutzungslizenz. Link ansehen, nicht kopieren.

Elektrische Handwerkzeuge und stationäre Bohrmaschinen führen zu zusätzlichen Risiken. Maschinelle Fertigung wird im Lernfeld 2 vertieft. Beim Bohren gelten nach DGUV Information 202-068, Januar 2023 insbesondere: eng anliegende Kleidung, Haare zusammenbinden, keine Handschuhe im Bereich rotierender Werkzeuge, Werkstück sicher gegen Mitdrehen befestigen, Schutzbrille und vorgesehene Schutzeinrichtungen verwenden, Bohrfutterschlüssel entfernen, Späne erst nach Stillstand beseitigen. Diese Hinweise ersetzen weder betriebliche Gefährdungsbeurteilung noch Werkzeugherstellerangaben oder Einweisung.

Verbindliche Sicherheitsregel für diesen Kurs: Metallbearbeitung mit Säge, Feile, Körner, Biegeeinrichtung oder elektrischen Werkzeugen nur nach Freigabe und unter befugter praktischer Aufsicht. Ohne entsprechende Umgebung werden ausschließlich Papier- oder Kartonmodelle gefertigt, Arbeitsschritte auf Zeichnungen simuliert und fiktive Messprotokolle ausgewertet. Eine virtuelle Simulation darf niemals als real hergestelltes Prüfmuster ausgegeben werden.

Trennen, Umformen und Biegedaten

Zwei unterschiedliche Fertigungsprinzipien

Beim Sägen entsteht eine Schnittfuge, deren Breite vom realen Werkzeug abhängt und in einer Rohteilplanung berücksichtigt werden muss. Beim Feilen wird kontrolliert Material von einer Kontur entfernt; eine zu weit abgefeilte Kante lässt sich nicht einfach wieder anfügen. Umformen ist dagegen eine bleibende Änderung der Form bei im Wesentlichen erhaltenem Werkstoffzusammenhang. Dazu gehört das Biegen von Blech oder Profilen. Außen im Bogen ist die Dehnung meist größer als innen. Die genaue Lage der neutralen Faser hängt unter anderem von Radius, Dicke und Werkstoff ab. Nach der Entlastung kann sich der Winkel durch Rückfederung verändern. Kleine Biegeradien können das Rissrisiko erhöhen.

Animation eines Biegevorgangs. Borowski~commonswiki, Wikimedia Commons, gemeinfrei. Dateiseite und Lizenz. Sie dient nur der Funktionsveranschaulichung, nicht als Maschinenanleitung.

Deutschsprachiges Fachvideo: Abkanten von Blech an einer Abkantbank, Bildungswerk der Hessischen Wirtschaft/SPERLE, HubbS; Copyright, freier Zugang, nicht als OER weiterverbreiten. Die gezeigte Maschinenarbeit darf nur befugt und beaufsichtigt stattfinden.

Gestreckte Länge mit Rechenweg

Die gestreckte Länge ist die benötigte Länge des flachen Blechstreifens vor dem Biegen. Bei einer Biegung um 90 Grad kann die Bogenlänge der neutralen Faser näherungsweise mit B = (π/2) × (r + k × s) berechnet werden, wobei r den Innenradius, s die Blechdicke und k einen verfahrensabhängigen Faktor bezeichnet. Die geraden Schenkellängen dürfen nur dann direkt addiert werden, wenn sie von den Tangentenpunkten aus angegeben sind.

Beispiel mit ausdrücklich angenommenen Werten: Linke gerade Tangentenlänge 30,0 mm, rechte gerade Tangentenlänge 25,0 mm, Dicke 2,0 mm, Innenradius 2,0 mm, angenommener k-Faktor 0,40. Daraus folgt B = 1,5708 × (2,0 + 0,40 × 2,0) mm = 4,398 mm. Die angenäherte gestreckte Länge beträgt L = 30,0 + 25,0 + 4,398 = 59,398 mm, praktisch als Modellmaß auf 59,4 mm gerundet. Falls auf der Zeichnung stattdessen Außenlängen stehen, musst du die passende Biegeabzugsrechnung benutzen. Der Faktor und die Rückfederung werden bei realer Fertigung aus freigegebenen Daten und beaufsichtigten Versuchen bestimmt; sie sind nicht allgemein normiert auf 0,40.

Fehleranalyse: Gradmaß 90 mit dem Bogenmaß π/2 verwechseln, Innenradius und Dicke durcheinanderbringen, die Lage der neutralen Faser ignorieren, Außen- und Tangentenmaße addieren oder die Rückfederung als Null annehmen. Eine sichere Übung ist ein beschriftetes Papiermodell, an dem du Tangentenpunkte und Längen vergleichst, ohne Metall zu biegen.

Komplettauftrag: Fertigen, Prüfen, Kalkulieren und Verbessern

Praxisfall Anschlaglasche: Anforderungen und Arbeitsplan

Fiktiver Fertigungsauftrag: Stelle für eine Lehrbaugruppe eine rechteckige Flachstahl-Anschlaglasche mit zwei oberen abgeschrägten Ecken her. Im beaufsichtigten Ausbildungsbetrieb kann ein geeignetes reales Teil entstehen; sonst erstellst du ein maßhaltiges Karton- oder CAD-Modell. Beide Nachweisarten müssen eindeutig unterschieden werden.

Prüfbare Zeichnungsanforderungen: Länge 60,0 ± 0,2 mm, Breite 30,0 ± 0,2 mm, Dicke 3,0 ± 0,1 mm, zwei obere Fasen von jeweils 5,0 ± 0,5 mm bei 45 Grad, keine scharfen Grate. Die Toleranzen stammen aus der Übungszeichnung und sind keine zitierten Normtabellen. Als Halbzeug wird ein geeigneter unlegierter Flachstahl mit Rohmaß 65 × 32 × 3 mm angenommen. Die Endmaße müssen mit geeigneten Mess- und Lehrenmethoden nachgewiesen werden.

Begründeter Arbeitsplan mit Qualitätssicherung:

Reihenfolge	Ausführung und Werkzeug	Qualitätskontrolle	Sicherheits- oder Modellalternative
1	Funktionsbeschreibung, Zeichnung und Stückliste prüfen	Alle Maße und Fasen klar?	Papier und digitale Skizze
2	Materialkennzeichnung, Werkzeugzustand, Arbeitsmittel und Schutzmaßnahmen auswählen	Rohmaß und Spannmöglichkeit geeignet?	Nur freigegebene Werkstatt; Materialkarte digital
3	Bezugskanten bestimmen, Maße und Fasen mit Reißnadel und Winkel markieren	Anrisse mit Skizze vergleichen	Kontur auf Karton aufzeichnen
4	Sägearbeiten nur nach Unterweisung am sicher gespannten Halbzeug	Genügend Aufmaß vorhanden?	Digitaler Zuschnitt statt Metallbearbeitung
5	Mit geeigneter Feile kontrolliert auf Länge und Breite bearbeiten	Wiederholte Zwischenmessung, nicht unter das Grenzmaß feilen	Modellkontur oder CAD-Maßänderung
6	Beide oberen Fasen nach Zeichnung bearbeiten und Kanten entgraten	Fasenlage, Fasenmaß und Gratfreiheit prüfen	Kartonfasen und Sichtmodell
7	Endmaße mit passendem Messmittel und Winkel- beziehungsweise Fasenlehre prüfen	Soll-Ist-Protokoll ausfüllen	Fiktive Messwerte auswerten
8	Kosten, Restmaterial und Fehler dokumentieren und Ergebnis präsentieren	Prüffreigabe und Revisionsstand festhalten	Anonymisierte digitale Lernmappe

Die Reihenfolge ist ein möglicher Lehrprozess. Sie wird der tatsächlichen Werkstattausstattung, konkreten Sicherheitsbewertung und freigegebenen Arbeitsanweisungen angepasst. Geeignete Hilfsstoffe und Spannhilfen müssen zum jeweiligen Material passen.

Prüfen durch Messen und Lehren

Messen liefert einen Zahlenwert (z. B. 59,9 mm), Lehren prüft, ob ein Maß oder eine Form einer vorgegebenen Bedingung entspricht, ohne zwingend einen Zahlenwert abzulesen. Ein Messschieber kann Außen- und Innenmaße sowie Tiefen erfassen, ein Haarwinkel die Rechtwinkligkeit beurteilen, eine passende Lehre eine Fase kontrollieren. Vergleiche Messbereich, Auflösung, Prüfmittelzustand und Anforderung. Messunsicherheit ist nicht dasselbe wie Werkstücktoleranz. Ein ungeeignetes Messmittel liefert keine belastbare Freigabe.

Messschieber. Jeremyida002, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0. Datei, Urheber und Lizenz.

Fiktives Prüfprotokoll:

Merkmal	Zeichnungsforderung	Beispiel-Istwert	Befund
Länge	59,8 bis 60,2 mm	59,9 mm	innerhalb
Breite	29,8 bis 30,2 mm	30,1 mm	innerhalb
Dicke	2,9 bis 3,1 mm	3,0 mm	innerhalb
Fase links	4,5 bis 5,5 mm	4,8 mm	innerhalb
Fase rechts	4,5 bis 5,5 mm	5,2 mm	innerhalb
Fasenwinkel	45 Grad nach Zeichnung	geeignete Winkellehre passt	innerhalb
Kanten	ohne gefährlichen Grat	fachkundige Sichtprüfung	innerhalb

Unter der Voraussetzung geeigneter Prüfmittel und klarer Prüfmethoden besteht das fiktive Werkstück die Einzelprüfungen. Ergibt sich bei einer neuen Messung für die Länge 60,3 mm, ist die Länge nicht konform. Liegt ein Werkstück unter dem unteren Grenzmaß, hilft weiteres Abtragen nicht. Bei Grenzfällen mit zweifelhafter Messunsicherheit ist Nachmessen beziehungsweise eine fachliche Entscheidung nötig. Die Prüfergebnisse werden nicht durch eine nachträgliche Änderung der Zeichnung „gerettet“.

Kostenrechnung und Bewertungsraster

Rechenbeispiel: Der Rohling hat nach Kapitel 2 die angenäherte Masse 48,984 g = 0,048984 kg. Bei einem angenommenen Materialpreis von 3,00 Euro je kg kosten die Rohstoffanteile 0,048984 × 3,00 = 0,146952 Euro ≈ 0,15 Euro. Eine angenommene produktive Bearbeitungszeit von 35 Minuten bei einem Verrechnungssatz von 32,00 Euro je Stunde führt zu 35/60 × 32,00 = 18,666... Euro ≈ 18,67 Euro. Dazu kommen fiktive Werkzeugnutzungskosten 0,90 Euro. Für diesen vereinfachten Auftrag ergibt sich 0,15 + 18,67 + 0,90 = 19,72 Euro. Nicht enthalten sind Rüstzeiten, Gemeinkosten, Transport, Steuer oder Risikozuschläge. Das ist kein betrieblicher Preis. Bei zehn Stücken wäre eine unveränderte Multiplikation 197,20 Euro, doch real können gemeinsame Rüstzeit und Materialnutzung die Kalkulation verändern. Betrachte Reststücke und aussortierte Späne getrennt. Bei der Materialrechnung wird bewusst auf eine frühzeitige Rundung verzichtet.

Bewertungsraster:

Kriterium	Maximalpunkte	Konkret beobachtbarer Nachweis
Auftrag und Zeichnung verstehen	20	Funktion, Ansichten, Maße, Toleranzen, Stückliste und Dokumentstand sind nachvollziehbar
Planung und Sicherheit	20	passende Werkstoffe und Werkzeuge, durchdachte Reihenfolge, dokumentierte Gefährdungsbeurteilung, beaufsichtigte Arbeit oder offen erklärte Simulation
Fertigungs- beziehungsweise Modellergebnis	20	Kontur, Kanten und Geometrie entsprechen Zeichnung oder sind als Simulation eindeutig nachgebildet
Messen und Bewerten	20	vollständige Prüftabelle, Soll-Ist-Vergleich, begründete Entscheidung und Umgang mit fehlerhaften Werten
Kosten, Umwelt und Präsentation	20	richtige Rechnungen mit Einheiten, Restmaterialbewertung, digitale nachvollziehbare Darstellung und Quellenangaben

Rückmeldung: 90 bis 100 Punkte = sehr sicher, 75 bis 89 Punkte = überwiegend sicher, 60 bis 74 Punkte = teilweise sicher, darunter = nacharbeiten und erneut nachweisen. Diese Stufen dienen der Lernbegleitung und sind keine offizielle Prüfungsregel. Ein sicherheitswidriges reales Vorgehen führt sofort zum Stopp und darf nicht durch Punkte kompensiert werden. Im Protokoll muss erkennbar bleiben, ob ein reales Werkstück oder nur ein Modell beurteilt wurde.

Gesundheit, Umwelt, Datenschutz und Digitalisierung

Plane die Arbeit gemäß betrieblicher Gefährdungsbeurteilung und DGUV 209-001, 2024. Beachte unter anderem ergonomische Arbeitshöhe, geeignete Beleuchtung, sichere Werkstückspannung, Schutzbrille bei Gefährdung, beschädigungsfreie Werkzeuggriffe sowie geeignete Maßnahmen gegen Schnittgefahr und Staub. Bei Maschinen kommen besondere Schutzvorrichtungen hinzu. Nur befugte Personen dürfen nach Unterweisung gefährliche Tätigkeiten beaufsichtigen. DGUV 202-068 gibt spezifische Hinweise zu rotierenden Bohrern; Betriebs- und Herstelleranweisungen gelten zusätzlich.

Nachhaltig fertigen heißt nicht nur Metallspäne sortenrein erfassen, sondern auch unnötiges Aufmaß vermeiden, Restmaterial wieder einplanen, Werkzeugverschleiß und Energiebedarf reduzieren und Schadstoffe sachgerecht entsorgen. Bei Kühlschmierstoffen sind Sicherheitsdatenblätter, Gefährdungsbeurteilung sowie einschlägige aktuelle Gefahrstoffregeln zu prüfen; TRGS 611 betrifft besondere Risiken wassermischbarer Kühlschmierstoffe. Kühlschmierstoffe und verunreinigte Abfälle niemals beliebig über den Abfluss entsorgen.

Digitale Zeichnungen und Prüfdateien erhalten eindeutige Versionen und kontrollierte Freigaben. Verwende nur synthetische Übungsdaten; veröffentliche keine geheimen Kundenzeichnungen, Fotos von Lernenden oder echte Betriebsmessdaten. Die Quellen der Bilder, Texte und Videos sind kenntlich zu machen. Eine Verbesserungsidee könnte darin bestehen, das Rohmaterial näher am Endmaß auszuwählen, die Prüfplanung voranzustellen oder geeignete wiederverwertbare Reststücke zu nutzen.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Prüfe dein Wissen

Welche Angaben benötigst du aus einer Teilzeichnung zur Fertigung? (Maße Toleranzen und Werkstoff des Einzelteils) (!Nur die Dienstzeiten aller Beschäftigten) (!Ausschließlich die Verpackungsfarbe) (!Nur den Versandweg des fertigen Produkts)

Welches Verfahren trägt beim manuellen Bearbeiten eines Stahlteils Späne ab? (Feilen mit einer geeigneten Handfeile) (!Biegen ohne Werkstoffabtrag) (!Messen mit dem Messschieber) (!Zusammenstecken zweier Normteile)

Welches Volumen entsprechen 5000 Kubikmillimeter? (5 Kubikzentimeter) (!0,5 Kubikzentimeter) (!50 Kubikzentimeter) (!500 Kubikzentimeter)

Welche Hauptfunktion hat der Schraubstock beim Feilen? (Das Werkstück sicher gegen Bewegung fixieren) (!Die Werkstoffdichte anzeigen) (!Eine fehlende Toleranz berechnen) (!Die Oberfläche automatisch beschichten)

Wie beurteilst du eine gemessene Länge von 60,3 mm bei 60,0 plusminus 0,2 mm? (Der Wert liegt außerhalb der zulässigen Grenzen) (!Der Wert liegt genau auf dem unteren Grenzmaß) (!Der Wert liegt innerhalb der zulässigen Grenzen) (!Der Wert muss grundsätzlich nicht geprüft werden)

Was bezeichnet der Keilwinkel an einem Schneidwerkzeug? (Einen geometrischen Winkel des Werkzeugkeils) (!Die Länge des Sägeblatts) (!Die Betriebszeit des Werkzeugs) (!Den Stückpreis des Halbzeugs)

Welche Aussage zum Biegen metallischer Werkstücke ist zutreffend? (Nach dem Entlasten kann Rückfederung auftreten) (!Rückfederung ist grundsätzlich unmöglich) (!Die Werkstoffdicke beeinflusst das Biegen niemals) (!Biegen erfordert immer das vollständige Durchsägen)

Wie entsteht ein belastbarer Qualitätsnachweis? (Durch dokumentierten Vergleich von Istwerten und Grenzmaßen) (!Durch eine nicht dokumentierte Sichtvermutung) (!Durch Weglassen aller Maßeinheiten) (!Durch heimliche Änderung der Zeichnung nach der Prüfung)

Welche Schutzregel gilt in der Nähe rotierender Bohrwerkzeuge? (Keine Handschuhe im Einzugsbereich tragen) (!Das Werkstück während des Bohrens lose festhalten) (!Späne bei rotierender Spindel mit der Hand entfernen) (!Lange offene Haare in der Nähe der Spindel zulassen)

Welche drei Kostenarten sind in der vereinfachten Kalkulation berücksichtigt? (Material Arbeitszeit und Werkzeugnutzung) (!Nur die Farbe des Werkstücks) (!Nur die Wettervorhersage) (!Nur die Bezeichnung des Fertigungsauftrags)

Memory

Finde die eindeutigen passenden Begriffspaare.

Halbzeug	Ausgangsmaterial in einer handelsüblichen Lieferform
Teilzeichnung	Technische Darstellung mit Vorgaben für ein Einzelteil
Aufmaß	Gezielte Materialzugabe für spätere Bearbeitung
Fase	Abgeschrägte Werkstückkante
Prüflehre	Prüfmittel für den Vergleich mit einer definierten Geometrie
Rückfederung	Elastische Formänderung nach Entlastung beim Biegen

Drag-and-drop

Ordne die Arbeitsschritte ihren Beschreibungen zu.

Passenden Begriff zuordnen	Beschreibung
Auftragsanalyse	Funktion Zeichnung und erforderliche Qualität erfassen
Arbeitsplanung	Werkzeuge und Reihenfolge der Fertigung bestimmen
Anreißen	Maße auf das vorbereitete Halbzeug übertragen
Feinbearbeitung	Die Kontur schrittweise auf das geforderte Maß bringen
Endprüfung	Istwerte mit Sollvorgaben vergleichen und dokumentieren

Kreuzworträtsel

Suche sechs Fachbegriffe; jedes Lösungswort wird einzeln geschrieben.

Messschieber	Welches Messgerät kann Außenmaße und auch Innenmaße erfassen?
Schraubstock	Was fixiert das Werkstück auf der Werkbank?
Halbzeug	Wie heißt die angelieferte Ausgangsform eines Werkstoffs?
Feilen	Welches handgeführte Verfahren trägt viele kleine Späne ab?
Fasen	Wie heißen abgeschrägte Werkstückkanten in der Mehrzahl?
Rückfederung	Was kann den Biegewinkel nach dem Entlasten verändern?

LearningApps

Suche passende digitale Zuordnungen und kontrolliere ihre fachliche Richtigkeit anhand des Kurses.

Lückentext

Ergänze jeweils einen Fachbegriff pro Satz.

Die Anforderungen für ein einzelnes Bauteil entnimmst du einer

.

Ein übliches Ausgangsmaterial für die Fertigung ist ein

.

Zusätzlich vorgesehenes Material für die Endbearbeitung heißt

.

Das spanabhebende Arbeiten mit einer Handfeile nennt man

.

Eine abgeschrägte Kante an der Lasche heißt

.

Die zulässigen Höchst- und Mindestmaße nennt man

.

Eine Winkeländerung nach dem Entlasten beim Umformen nennt man

.

Masse wird aus Volumen und

berechnet.

Die Ergebnisse einer Fertigungskontrolle stehen im

.

Wirtschaftliches Fertigen berücksichtigt bei der Kalkulation auch die

.

Offene Aufgaben

Leicht

Werkstück zeichnen: Zeichne die Lasche im Maßstab 1:1 und kennzeichne zwei Fasen, alle Maße und die zulässigen Grenzmaße.
Drei Werkstoffe vergleichen: Beschreibe Stahl, Aluminium und einen Kunststoff mit Eigenschaften und je einem geeigneten Einsatzbeispiel; nenne die Quellen.
Werkzeuge erkennen: Finde sechs Werkzeuge aus dem Kurs, erkläre ihren Zweck und markiere an freien Bildern typische Gefahrenstellen.
Sicherheitsplakat: Entwirf ein Plakat zu Schraubstock, Feilen und Sägen und kennzeichne besondere Regeln für rotierende Bohrwerkzeuge.

Standard

Arbeitsfolge planen: Entwickle einen vollständigen Ablauf einschließlich Werkzeugauswahl, sicherer Alternative und drei Zwischenprüfungen.
Prüfprotokoll auswerten: Vergleiche sieben fiktive Messwerte mit Zeichnungsvorgaben und entscheide begründet über Freigabe oder Nacharbeit.
Werkstoffmasse berechnen: Vergleiche die Masse der fertigen Lasche aus Stahl und Aluminium mit ausdrücklich belegten Dichten und gleicher Geometrie.
Materialreste nutzen: Erstelle zwei Zuschnittvarianten für eine Leiste von 330 mm und rechne die jeweilige Schnittfuge und Stückzahl nach.

Schwer

Biegelänge modellieren: Erstelle ein Papiermodell, bestimme Tangentenlängen und berechne die gestreckte Länge für zwei angenommene k-Faktoren; erkläre Grenzen der Formel.
Fehlerursachen analysieren: Untersuche ein erfundenes Prüfprotokoll mit Maßabweichungen und begründe Maßnahmen zur Vorbeugung und Nacharbeit.
Serienauftrag kalkulieren: Berechne ein Einzelstück und zehn gleiche Stücke mit gemeinsamen Rüstkosten, Werkzeugverschleiß, Restmaterial und Arbeitszeit.
Digitale Auftragsmappe präsentieren: Erstelle eine vollständige anonymisierte Projektdokumentation aus Zeichnung, Plan, Simulation oder beaufsichtigter Praxis, Prüftabelle, Kosten, Nachhaltigkeitsbewertung und Quellen.

Lernkontrolle

Auftragsanalyse: Erkläre anhand einer selbst gezeichneten kleinen Baugruppe, warum Teilzeichnung, Montagezeichnung und Stückliste unterschiedliche Funktionen haben.
Fertigungsplanung: Vergleiche zwei Reihenfolgen für Anreißen, Sägen, Feilen und Endprüfen und entscheide mit Gründen zur Maßgenauigkeit und Sicherheit.
Werkstoffkunde: Wähle für eine belastete und eine korrosionskritische Lasche je ein Material; nenne nötige Daten und prüfe, ob die Werkstoffwahl begründet ist.
Technische Mathematik: Überprüfe eine fehlerhafte Dichte-, Masse- und Stückzahlrechnung und korrigiere die Einheiten und den Schnittverlust.
Prüftechnik: Entscheide für fiktive Messwerte, ob sie innerhalb der Toleranzen liegen und welche Messunsicherheit oder Prüflehre berücksichtigt werden muss.
Arbeitsschutz: Identifiziere Sicherheitsfehler beim Spannen, Feilen oder Bohren und entwickle eine zulässige, nicht gefährliche Simulationsalternative.
Kostenrechnung: Beurteile, wie Materialersparnis, zusätzliche Bearbeitungszeit, Qualitätsrisiken und Kreislaufwirtschaft eine Prozesswahl verändern.

Lernnachweis

Für den abschließenden Leistungsnachweis erstellst du eine vollständige Arbeitsmappe:

Eine Funktionsbeschreibung und eine eigene bemaßte Teilzeichnung mit eindeutigem Revisionsstand.
Eine Stückliste und Materialentscheidung unter Nennung überprüfter Werkstoffeigenschaften.
Einen nachvollziehbaren Arbeitsplan mit Werkzeugen, Zwischenprüfungen und verbindlichen Sicherheitsgrenzen.
Ein Rechenblatt mit Volumen, Masse, Zuschnittstückzahl und Material-, Lohn- und Werkzeugkosten mit Einheiten.
Ein ausführliches Prüfprotokoll mit Grenzmaßen, fiktiven oder beaufsichtigt erhobenen Istwerten und begründetem Ergebnis.
Ein klar gekennzeichnetes reales Werkstück aus beaufsichtigter Ausbildung oder ein virtuelles beziehungsweise Kartonmodell.
Eine digitale Präsentation und Reflexion mit mindestens drei Fehlerquellen, zwei Verbesserungen, Restmaterialverwertung und vollständigen Mediennachweisen.

Bewerte deine Arbeit mithilfe des 100-Punkte-Rasters im Praxisfall. Präsentiere bei einer Simulation deren Grenzen und behaupte nicht, eine reale werkstattpraktische Kompetenz bereits nachgewiesen zu haben. Führe keine Schülernamen und keine nicht freigegebenen Betriebsdaten auf.

OER und Wikipedia

Quellen für Lehren, Lernen und Sicherheit:

KMK-Rahmenlehrplan Zerspanungsmechaniker, Lernfeld 1, PDF-Seite 9: amtliche curriculare Orientierung.
BIBB-Berufsprofil und Rechtsgrundlagen: aktuelle Links zur Ausbildungsordnung.
DGUV Information 209-001 „Arbeiten mit Handwerkzeugen“, September 2024: geschützte Originalinformation, verlinkt.
DGUV 202-068 „Sicheres Bohren“, Januar 2023: Arbeitsschutzinformationen, verlinkt.
BAuA: geltende TRGS: Regelungsstand im Arbeits- und Gefahrstoffschutz prüfen.
Video: Gehauene und gefräste Feilen: involas GmbH, CC BY-SA 4.0.
Video: Schruppen und Schlichten: involas GmbH, CC BY-SA 4.0.
Video: Anreißen und Körnen: Bildungswerk der Hessischen Wirtschaft, Copyright und freier Zugang, keine freie Bearbeitungslizenz behauptet.
Video: Biegen und Abkanten: Bildungswerk der Hessischen Wirtschaft, Copyright und freier Zugang, keine freie Nachnutzungslizenz.
Wikipedia: Feile: freier vertiefender Überblick zum manuellen Fertigungsverfahren und den Feilenarten.

Wikipedia-Einbettung zu einem tatsächlich vorhandenen deutschen Artikel:

Bild- und Lizenznachweise: Die sechs integrierten Medien von Wikimedia Commons sind direkt an den jeweiligen Bildern mit exakten geprüften Dateinamen, Urheber und Lizenz bezeichnet: „Tornillo banco.png“ von MdeVicente (CC0), „Tool-hacksaw.jpg“ von Evan-Amos (gemeinfrei), „Hand File.jpg“ von Luke Milburn (CC BY 2.0), „Centre Punch.jpg“ von Luke Milburn (CC BY 2.0), „Biegeanimation 2D.gif“ von Borowski~commonswiki (gemeinfrei) sowie „Vernier Caliper.jpg“ von Jeremyida002 (CC BY-SA 4.0). Verlinkte Drittvideos werden nicht vervielfältigt. Alle Rechts-, Hersteller- und Normhinweise gelten in der jeweils überprüften aktuellen Fassung; von Normen werden keine geschützten Tabellen übernommen.

Verknüpfte Lernbereiche

Fachtechnische, mathematische, wirtschaftliche und digitale Kompetenzen werden zusammengeführt. Der folgende Lernweg hilft bei Planung, Umsetzung, Prüfung und Reflexion.

Metalltechnik

Technische Mathematik

Berufsausbildung

Die konkrete Ausgestaltung richtet sich nach dem aktuellen Ausbildungsrahmenplan, dem betrieblichen Ausbildungsplan, der zuständigen Kammer und dem Lehrplan des jeweiligen Bundeslandes. Dieser Kurs ist nicht von einer Kammer als Prüfung oder Zulassung anerkannt.