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Duale Ausbildung in Betrieb und Berufsschule - Mechatroniker - 1. Ausbildungsjahr

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Einleitung

Die duale Ausbildung zum Mechatroniker verbindet zwei Lernorte: Im Betrieb lernst du an realen Arbeitsaufträgen, Maschinen und betrieblichen Abläufen; in der Berufsschule erschließt du die fachlichen, mathematischen, naturwissenschaftlichen, sprachlichen und gesellschaftlichen Zusammenhänge. Beide Lernorte verfolgen dasselbe Ziel: Du sollst berufliche Aufgaben zunehmend selbstständig analysieren, planen, sicher und begründet bearbeiten, prüfen, dokumentieren und auswerten können.

Die staatlich anerkannte Ausbildung dauert regulär 42 Monate. Dieser Kurs konzentriert sich auf das erste Ausbildungsjahr und auf einen typischen vollständigen Handlungsauftrag. Maßgeblich bleiben immer dein Ausbildungsvertrag, der betriebliche Ausbildungsplan, die Ausbildungsordnung, der für dein Bundesland geltende Lehrplan, die Vorgaben der zuständigen Kammer sowie aktuelle betriebliche Arbeits-, Prüf- und Sicherheitsanweisungen. Der Kurs ersetzt weder eine Unterweisung noch eine Freigabe für gefährliche Arbeiten und begründet keine amtliche Anerkennung oder Prüfungszulassung.

Lernziel: Du kannst einen mechatronischen Auftrag klären, Anforderungen in prüfbare Kriterien übersetzen, einen Arbeitsplan erstellen, eine sichere Modellschaltung fachgerecht aufbauen, Messwerte mit Sollwerten vergleichen und das Ergebnis nachvollziehbar dokumentieren.

Bildnachweis: Balu Ertl, Wikimedia Commons, Lizenz CC BY-SA 3.0.

Zwei Lernorte, ein gemeinsamer Kompetenzerwerb

Lernen im Betrieb

Im Betrieb arbeitest du in realen Wertschöpfungsprozessen. Du lernst betriebliche Produkte, Werkstoffe, Werkzeuge, Messmittel, Maschinen, Software, Qualitätsanforderungen und Kommunikationswege kennen. Fachkräfte zeigen dir Arbeitsverfahren, erklären Gefährdungen und übertragen dir schrittweise Aufgaben, die deinem Ausbildungsstand entsprechen. Aus einer Beobachtungsaufgabe kann später eine angeleitete Teilaufgabe und schließlich ein eigenständig geplanter Auftrag werden. Selbstständigkeit bedeutet dabei nicht, ohne Regeln oder Aufsicht zu arbeiten, sondern Verantwortung innerhalb eines klar festgelegten Kompetenz- und Freigaberahmens zu übernehmen.

Der betriebliche Ausbildungsplan konkretisiert den Ausbildungsrahmenplan für deinen Betrieb. Er ordnet Ausbildungsinhalte zeitlich und sachlich, berücksichtigt betriebliche Besonderheiten und macht sichtbar, wann du welche Kompetenzen erwerben sollst. Abweichungen können sinnvoll sein, wenn zum Beispiel Aufträge saisonal anfallen oder bestimmte Maschinen nur in einer Abteilung verfügbar sind. Die geforderten Kompetenzen müssen trotzdem vollständig vermittelt werden.

Lernen in der Berufsschule

Die Berufsschule ordnet einzelne Erfahrungen in größere Zusammenhänge ein. Du untersuchst beispielsweise, warum eine Schaltung funktioniert, wie Kräfte und Drehmomente berechnet werden, wie technische Zeichnungen gelesen werden oder warum ein Messwert unsicher sein kann. Unterricht in Lernfeldern verbindet Theorie mit beruflichen Handlungssituationen. Mathematische, naturwissenschaftliche, sprachliche und digitale Kompetenzen sind keine Zusatzthemen: Sie helfen dir, Aufträge zu verstehen, Ergebnisse zu begründen und im Team sicher zu kommunizieren.

Ein Beispiel für die Verzahnung: Im Betrieb montierst du einen Sensor. In der Schule vergleichst du Sensorprinzipien, wertest Kennlinien aus und beschreibst die Signalauswertung. Beim nächsten betrieblichen Auftrag kannst du dadurch nicht nur nach Anleitung montieren, sondern auch eine geeignete Lösung begründen und Fehler systematisch eingrenzen.

Lernortkooperation und Ausbildungsnachweis

Lernortkooperation bedeutet, dass Betrieb, Berufsschule und gegebenenfalls überbetriebliche Bildungsstätte ihre Beiträge abstimmen. Hilfreich sind gemeinsame Projekte, abgestimmte Fachbegriffe, Rückmeldungen zu Kompetenzständen und Aufgaben, die Ergebnisse aus einem Lernort am anderen Lernort aufgreifen. Du unterstützt diese Zusammenarbeit, indem du Fragen, Arbeitspläne und Messergebnisse strukturiert mitbringst, ohne vertrauliche Betriebsdaten offenzulegen.

Der Ausbildungsnachweis oder das Berichtsheft dokumentiert, womit du dich beschäftigt hast. Ein guter Eintrag nennt nicht nur eine Tätigkeit wie „verdrahtet“, sondern beschreibt knapp den Auftrag, die ausgeführten Arbeitsschritte, verwendete Unterlagen, Sicherheitsmaßnahmen, Prüfergebnisse und neue Erkenntnisse. Nutze ausschließlich freigegebene Informationen. Echte Kunden-, Personen-, Zugang-, Anlagen- oder Produktionsdaten gehören nicht in Lernprodukte dieses Kurses.

Bildnachweis: WorldSkills UK, Foto Ellis O’Brien, Wikimedia Commons, Lizenz CC BY 2.0.

Berufsprofil und Grundlagen im ersten Ausbildungsjahr

Mechatronische Systeme verstehen

Ein mechatronisches System verbindet mechanische, elektrische, elektronische und informationstechnische Komponenten. Eine Förderanlage kann zum Beispiel aus Rahmen, Rollen und Antrieb, Sensoren, Schützen oder Relais, einer Steuerung und einer Bedienoberfläche bestehen. Erst das abgestimmte Zusammenspiel erzeugt die gewünschte Funktion. Deshalb reicht es nicht, nur ein einzelnes Bauteil zu kennen. Du musst auch Schnittstellen, Signalwege, Energieflüsse und mögliche Wechselwirkungen betrachten.

Im ersten Ausbildungsjahr stehen grundlegende Kompetenzen im Mittelpunkt: technische Unterlagen auswerten, Arbeitsabläufe planen, mechanische Bauteile messen und bearbeiten, Bauteile fügen, elektrische Betriebsmittel auswählen und verbinden, elektrische Größen messen, einfache Steuerungszusammenhänge verstehen sowie Ergebnisse prüfen und dokumentieren. Welche Reihenfolge im Einzelfall gilt, bestimmen Ausbildungsplan, Lernfeldplanung und reale Auftragslage.

Fachbegriffe für den Arbeitsauftrag

Sollzustand bezeichnet die geforderte Funktion oder Qualität. Der Istzustand ist das tatsächlich festgestellte Ergebnis. Eine Toleranz legt den zulässigen Abweichungsbereich fest. Ein Prüfmerkmal ist eine Eigenschaft, die sich eindeutig beurteilen lässt, etwa Versorgungsspannung, Stromaufnahme, Befestigung, Leitungskennzeichnung oder Schaltfunktion.

Ein Sensor erfasst eine physikalische Größe oder einen Zustand und erzeugt daraus ein nutzbares Signal. Ein Aktor setzt ein Steuersignal in eine Wirkung um, etwa Bewegung, Licht oder Schall. Ein Relais ist ein elektromagnetisch betätigtes Schaltgerät: Eine Spule bewegt Kontakte, mit denen ein anderer Strompfad geschaltet wird. Eine Selbsthaltung sorgt dafür, dass ein Relais nach einem kurzen Startsignal eingeschaltet bleibt, bis der Haltepfad unterbrochen wird.

Technische Kommunikation und digitale Werkzeuge

Technische Kommunikation umfasst Schaltpläne, Stücklisten, Arbeitspläne, Prüfprotokolle, Skizzen, Kennzeichnungen und mündliche Absprachen. Ein Dokument ist nur dann nützlich, wenn eine andere fachkundige Person den Arbeitsstand nachvollziehen kann. Verwende eindeutige Betriebsmittelkennzeichen, Einheiten, Versionsstände und Änderungsvermerke. Unklare Formulierungen wie „geht nicht“ ersetzt du durch beobachtbare Angaben, zum Beispiel: „Relais K1 zieht nach Betätigung von S1 nicht an; an A1 gegen 0 V wurden 0,2 V gemessen.“

Digitale Werkzeuge können Schaltpläne erzeugen, Aufträge verwalten, Messwerte erfassen oder Lernfortschritte dokumentieren. Prüfe vor der Nutzung, welche Daten erforderlich sind, wer zugreifen darf und wie lange Daten gespeichert werden. Das Prinzip der Datenminimierung lautet: Nur notwendige Daten erfassen, für einen klaren Zweck verwenden und vor unbefugtem Zugriff schützen. Für Übungen genügen erfundene Auftragsnummern und neutrale Bauteilbezeichnungen.

Bildnachweis: Mixabest, Wikimedia Commons, Lizenz CC BY-SA 3.0.

Vom Auftrag zur vollständigen Handlung

Auftrag analysieren

Lies den Auftrag zunächst vollständig. Markiere Zweck, Eingangssituation, geforderte Funktion, Termine, Schnittstellen, Qualitätsmerkmale, Sicherheitsvorgaben und Dokumentationspflichten. Kläre Widersprüche, bevor du Material entnimmst oder mit der Montage beginnst. Eine gute Rückfrage ist konkret: „Soll die grüne Anzeige nur während des Tastendrucks leuchten oder bis zur Betätigung des Stopptasters eingeschaltet bleiben?“

Formuliere Anforderungen prüfbar. Aus „Die Schaltung soll zuverlässig funktionieren“ wird zum Beispiel: „Nach kurzem Betätigen des Starttasters zieht Relais K1 an, die Anzeige H1 leuchtet und beide bleiben eingeschaltet. Nach Betätigen des Stopptasters fallen K1 und H1 ab. Ein erneuter Start ist erst nach Loslassen des Stopptasters möglich.“

Arbeit planen und begründen

Ein Arbeitsplan ordnet Tätigkeiten in eine sichere und wirtschaftliche Reihenfolge. Er enthält Arbeitsschritt, Ziel, Material, Werkzeug oder Messmittel, Sicherheitsmaßnahme, Qualitätskriterium und möglichst einen realistischen Zeitansatz. Plane Prüfungen nicht erst am Ende. Zwischenprüfungen verhindern, dass sich ein früher Fehler durch den gesamten Aufbau fortsetzt.

Wähle Betriebsmittel anhand der technischen Daten und der vorgesehenen Umgebung aus. Herstellerangaben zu Nennspannung, Anschlussbelegung, Strom, Schutzart, Montage, Umgebungstemperatur und Anzugsdrehmoment haben Vorrang vor Vermutungen. Ist ein Datenblatt nicht eindeutig oder passt ein Bauteil nicht zum Auftrag, wird nicht improvisiert, sondern nachgefragt.

Ausführen, prüfen und dokumentieren

Vor der Ausführung wird der Arbeitsplatz vorbereitet. Du prüfst Werkzeug und Messmittel sichtbar auf Beschädigungen, ordnest Bauteile, vergleichst Kennzeichnungen mit Stückliste und Schaltplan und stellst den freigegebenen spannungsfreien Zustand her. Während der Montage arbeitest du sauber, vermeidest unnötige Leitungsreserven, schützt Adern vor Beschädigung und kontrollierst jede Verbindung.

Die Prüfung folgt einem festgelegten Plan: zuerst Sichtprüfung, dann geeignete Prüfungen im spannungsfreien Zustand, danach nur nach Freigabe die Funktionsprüfung am sicheren Trainingssystem. Messwerte werden mit Einheit, Messpunkt, Sollbereich, Istwert, Bewertung und gegebenenfalls Abweichung dokumentiert. Eine Abweichung ist keine Niederlage, sondern eine Information für die Fehlersuche.

Typische Fehler und systematische Fehlersuche

Typische Anfängerfehler sind vertauschte Öffner- und Schließerkontakte, falsche Spulenspannung, fehlende 0-V-Verbindung, lose Klemmen, ein Messgerät in falscher Messart, ein nicht freigegebener Schaltplan oder unvollständige Kennzeichnung. Tausche nicht wahllos Teile. Gehe vom Symptom aus, grenze den Fehler mit Schaltplan und Signalweg ein, prüfe eine Hypothese nach der anderen und dokumentiere die Ursache.

Eine sinnvolle Reihenfolge bei der Kleinspannungs-Modellschaltung lautet: Sichtprüfung, Abgleich der Betriebsmittel, Durchgangsprüfung im spannungsfreien Zustand, Kontrolle der Versorgung, Prüfung des Steuerpfads, Prüfung der Relaisspule, Prüfung des Haltekontakts und abschließender Funktionstest. Vor jeder Messung prüfst du Messart, Messbereich, Buchsenbelegung und zulässige Gerätekategorie nach Herstellerangabe.

Bildnachweis: K. Venkataramana, Wikimedia Commons, Freigabe CC0 1.0.

Sicherheit, Gesundheit, Umwelt und Digitalisierung

Arbeiten nur im freigegebenen Rahmen

Elektrische, mechanische, pneumatische und hydraulische Energien können schwere Verletzungen verursachen. Auszubildende führen Arbeiten ausschließlich entsprechend Ausbildungsstand, Unterweisung, betrieblicher Gefährdungsbeurteilung und Auftrag aus. Arbeiten an elektrischen Anlagen werden nur durch dafür qualifizierte Personen oder unter der festgelegten Leitung und Aufsicht durchgeführt. Dieser Kurs erteilt keine elektrotechnische Befähigung.

Für den Praxisfall wird deshalb ein strombegrenztes 24-V-Gleichspannungs-Trainingsnetzteil mit sicherer Trennung verwendet. Aufbau und Änderungen erfolgen spannungsfrei. Die erste Energiezufuhr und jeder Funktionstest erfolgen erst nach Sichtkontrolle und ausdrücklicher Freigabe durch die zuständige Lehr- oder Ausbildungsperson. Netzspannung, geöffnete Netzgeräte, Hochvolt-, Maschinen-, Druckluft- und Hydraulikarbeiten sind nicht Bestandteil der selbstständigen Übung.

Kann kein sicherer Trainingsaufbau bereitgestellt werden, bearbeitest du den Auftrag vollständig als Simulation: Schaltplan prüfen, Stromlauf in einer freigegebenen Lernsoftware simulieren, Messpunkte begründen, Fehlerfälle durchspielen und ein fiktives Prüfprotokoll mit klarer Kennzeichnung „Simulation“ erstellen.

Gefährdungen beurteilen und Schutzmaßnahmen wählen

Eine Gefährdungsbeurteilung betrachtet Tätigkeit, Arbeitsmittel, Umgebung und beteiligte Personen. Schutzmaßnahmen werden nach dem STOP-Prinzip priorisiert: Substitution vermeidet die Gefahr, technische Maßnahmen trennen oder begrenzen sie, organisatorische Maßnahmen regeln Ablauf und Zuständigkeit, persönliche Schutzmaßnahmen ergänzen die anderen Ebenen. Beim Modellauftrag sind Sicherheitskleinspannung, Strombegrenzung, berührungssichere Klemmen, spannungsfreier Aufbau, Freigabe und ein aufgeräumter Arbeitsplatz wirksamer als der bloße Hinweis „Sei vorsichtig“.

Die fünf Sicherheitsregeln der Elektrotechnik lauten in ihrer üblichen Reihenfolge: freischalten, gegen Wiedereinschalten sichern, Spannungsfreiheit feststellen, erden und kurzschließen sowie benachbarte unter Spannung stehende Teile abdecken oder abschranken. Ihre konkrete Anwendung hängt von Anlage und Auftrag ab und gehört in die Hand befugter Fachkräfte. Bei der 24-V-Modellübung lernst du das Sicherheitsdenken, nicht das eigenmächtige Arbeiten an realen Energieanlagen.

Fachvideo: „Was sind die 5 Sicherheitsregeln in der Elektrotechnik?“ von VOREST AG. Einbettung über YouTube; keine offene Nachnutzungslizenz wird behauptet. Maßgeblich bleiben die aktuellen betrieblichen und berufsgenossenschaftlichen Vorgaben.

Ergonomie, Umwelt und Nachhaltigkeit

Ordne Werkzeug so an, dass du nicht über Leitungen greifst. Nutze geeignete Beleuchtung, wechsle belastende Körperhaltungen und melde beschädigte Werkzeuge. Trage die nach Gefährdungsbeurteilung festgelegte persönliche Schutzausrüstung. Sauberes Arbeiten schützt nicht nur Menschen, sondern auch Bauteile und Messergebnisse.

Nachhaltigkeit beginnt bei der Planung. Prüfe, ob Bauteile wiederverwendbar, reparierbar und eindeutig gekennzeichnet sind. Schneide Leitungen nicht unnötig lang ab, trenne Materialreste, entsorge elektronische Komponenten über vorgesehene Wege und vermeide Probiermontagen. Energieverbrauch wird nicht nur an großen Motoren sichtbar: Auch Bereitschaftsschaltungen, Druckluftverluste, unnötige Beleuchtung und dauerhaft aktive Steuerungen summieren sich.

Digitale Dokumentation spart Papier nur dann sinnvoll, wenn Dateien strukturiert, auffindbar und nicht mehrfach gespeichert werden. Verwende freigegebene Systeme, sichere Zugänge, nachvollziehbare Versionen und keine privaten Cloud-Dienste für Betriebsunterlagen. Fotos dürfen keine Personen, Kennzeichen, Zugangsdaten, vertrauliche Pläne oder Kundeninformationen zeigen.

Bildnachweis: Flygklubben, Wikimedia Commons, Lizenz CC BY-SA 4.0.

Animationsfilm „Vorsicht überschlag“ aus der Napo-Reihe. Die deutschsprachige Napo-Seite bindet das Video ein; Rechte liegen beim Napo-Konsortium, eine offene Nachnutzungslizenz wird nicht behauptet.

Praxisfall: 24-V-Bereitschaftsanzeige einer Modellförderanlage

Synthetischer Auftrag und prüfbare Anforderungen

Ein Ausbildungsbetrieb nutzt eine ungefährliche Modellförderanlage. Für den Schulungsplatz soll eine 24-V-Gleichspannungs-Steuerung aufgebaut werden. Nach kurzem Drücken des Starttasters S1 soll das Relais K1 anziehen und sich über einen eigenen Schließerkontakt selbst halten. Die grüne Meldeleuchte H1 zeigt den Zustand „bereit“ an. Durch Drücken des Stopptasters S0, der als Öffner ausgeführt ist, müssen Relais und Leuchte abfallen. Die Übung verwendet keine echten Kunden- oder Produktionsdaten.

Prüfbare Anforderungen:

Nach Freigabe liegt die Versorgung im vorgegebenen Bereich von 22,8 V bis 25,2 V Gleichspannung.
S1 startet die Schaltung; K1 bleibt nach dem Loslassen von S1 angezogen.
H1 leuchtet nur, solange K1 angezogen ist.
S0 unterbricht die Selbsthaltung; K1 und H1 fallen ab.
Nach Spannungswiederkehr startet die Schaltung nicht selbsttätig.
Leitungen und Betriebsmittel sind entsprechend dem freigegebenen Plan gekennzeichnet.
Das Mess- und Funktionsprotokoll ist vollständig und enthält keine personenbezogenen oder vertraulichen Daten.

Analyse und Schaltungskonzept

Der Steuerpfad führt von plus 24 V über Sicherung F1 und den Öffner S0 zur Parallelschaltung aus Starttaster S1 und Schließerkontakt K1.1. Dahinter liegen Relaisspule K1 und die grüne 24-V-Meldeleuchte H1 entsprechend dem freigegebenen Schaltplan. Beim Drücken von S1 erhält die Spule Spannung. K1.1 schließt und überbrückt S1. Wird S0 gedrückt, ist der Strompfad unterbrochen und die Selbsthaltung endet.

Vor dem Aufbau werden Datenblätter geprüft: Spulennennspannung des Relais, Kontaktbelegung, Leistungsaufnahme, Polarität der Leuchte, Anschlusskennzeichnung, zulässige Umgebung und Montageart. Die Sicherung wird nicht allein aus dem Betriebsstrom abgeleitet. Sie muss zum Leiterquerschnitt, Netzteil, möglichen Einschaltströmen und Herstellerkonzept passen. Für den Lehrversuch ist F1 mit 0,5 A nur dann zulässig, wenn die zuständige Fachkraft dies für den konkreten Aufbau freigibt.

Durchgerechnete Auslegung

Gegeben seien eine Relaisspule mit 0,9 W bei 24 V und eine 24-V-Meldeleuchte mit 1,2 W. Für Gleichspannung gilt:

Strom der Relaisspule: I_K1 = P / U = 0,9 W / 24 V = 0,0375 A.

Strom der Meldeleuchte: I_H1 = P / U = 1,2 W / 24 V = 0,0500 A.

Gesamtstrom im eingeschalteten Zustand: I_ges = 0,0375 A + 0,0500 A = 0,0875 A.

Mit einer Planungsreserve von 25 Prozent ergibt sich: I_plan = 0,0875 A · 1,25 = 0,109375 A. Ein strombegrenztes 24-V-Netzteil mit mindestens 0,12 A Ausgangsstrom würde die berechnete Last grundsätzlich versorgen; für die reale Auswahl sind zusätzlich Herstellerdaten, Einschaltverhalten, Schutzkonzept und betriebliche Vorgaben zu prüfen.

Für eine Hin- und Rückleitung von insgesamt 6 m, Kupfer mit 0,5 mm² und einem angenäherten spezifischen Widerstand von 0,0178 Ω·mm²/m ergibt sich: R = 0,0178 Ω·mm²/m · 6 m / 0,5 mm² = 0,2136 Ω. Der angenäherte Spannungsfall beträgt bei 0,0875 A: U_V = I · R = 0,01869 V. Bezogen auf 24 V sind das rund 0,08 Prozent. Der Wert ist in diesem Modellfall klein, muss aber bei längeren Leitungen oder höheren Strömen neu berechnet werden.

Bei sechs Stunden eingeschaltetem Trainingsbetrieb beträgt die Energie: E = P · t = 2,1 W · 6 h = 12,6 Wh = 0,0126 kWh. Die Rechnung zeigt, wie technische Auslegung und Nachhaltigkeitsbewertung zusammengehören.

Material- und Werkzeugplanung

Position	Beispiel für den Trainingsaufbau	Prüfkriterium
Netzteil	Strombegrenztes 24-V-Gleichspannungs-Trainingsnetzteil mit sicherer Trennung	Unbeschädigt, freigegeben, Herstellerangaben vorhanden
F1	Freigegebene Sicherung und Halter	Bemessung zum Schutzkonzept passend
S0	Stopptaster als Öffner	Kontaktkennzeichnung stimmt mit Datenblatt überein
S1	Starttaster als Schließer	Kontaktkennzeichnung stimmt mit Datenblatt überein
K1	Relais mit 24-V-Gleichspannungsspule und Schließerkontakt	Spulenspannung und Anschlussbelegung geprüft
H1	Grüne 24-V-Gleichspannungs-Meldeleuchte	Nennspannung und Polarität geprüft
Verdrahtung	Berührungssichere Lernleitungen oder freigegebene Klemmen	Querschnitt, Zustand und Kennzeichnung passend
Messmittel	Freigegebenes Digitalmultimeter und passende Messleitungen	Sichtprüfung, Messart, Buchsen und Bereich korrekt

Arbeitsplan

Schritt	Tätigkeit und Begründung	Sicherheit und Qualität	Richtzeit
Auftrag klären	Funktion, Prüfkriterien, Unterlagen und Zuständigkeiten festhalten	Unklarheiten vor Arbeitsbeginn rückfragen	10 Minuten
Gefährdungen beurteilen	Energiequellen, Fehlbedienung, Werkzeug und Arbeitsplatz betrachten	Nur freigegebene 24-V-Modelltechnik; Aufsicht festlegen	10 Minuten
Unterlagen prüfen	Schaltplan, Stückliste und Datenblätter auf gleichen Versionsstand bringen	Keine Montage nach ungeprüfter Skizze	10 Minuten
Material bereitstellen	Betriebsmittel nach Kennzeichnung und technischen Daten vergleichen	Beschädigte oder unklare Teile sperren und melden	10 Minuten
Mechanisch montieren	Taster, Relais, Leuchte und Klemmen übersichtlich befestigen	Spannungsfrei arbeiten; Herstellerangaben beachten	20 Minuten
Verdrahten	Steuerpfad abschnittsweise nach freigegebenem Plan herstellen	Jede Verbindung direkt kontrollieren und kennzeichnen	30 Minuten
Sichtprüfung	Leitungsführung, Klemmen, Kennzeichnung und Kontaktwahl kontrollieren	Vier-Augen-Prinzip mit Ausbildungs- oder Lehrperson	10 Minuten
Spannungsfreie Prüfung	Verbindungen und erwartete Kontaktzustände mit geeignetem Verfahren prüfen	Messgerät vor und nach der Messung kontrollieren	10 Minuten
Freigabe einholen	Prüfergebnis vorstellen und Erlaubnis zur Energiezufuhr abwarten	Ohne ausdrückliche Freigabe keine Spannung einschalten	5 Minuten
Funktionsprüfung	Start, Selbsthaltung, Stop und Wiederanlaufverhalten testen	Hände aus dem Aufbau; nur vorgesehene Bedienelemente nutzen	10 Minuten
Messen und bewerten	Versorgungsspannung und Betriebsstrom mit Sollwerten vergleichen	Messart und Anschluss nur nach Anweisung ändern	10 Minuten
Dokumentieren und übergeben	Ergebnisse, Abweichungen, Änderungen und Restpunkte festhalten	Keine echten Personen-, Kunden- oder Anlagendaten	15 Minuten

Prüfergebnis des erläuterten Musterfalls

Nach fachlicher Sichtprüfung und Freigabe wurde das Trainingsnetzteil eingeschaltet. Gemessen wurden 24,1 V Versorgungsspannung und 0,089 A Gesamtstrom. Beide Werte passen zum Sollbereich beziehungsweise zum berechneten Erwartungswert von 0,0875 A. Die geringe Differenz ist bei realen Bauteiltoleranzen plausibel.

Beim Drücken von S1 zog K1 an. Nach dem Loslassen blieb K1 über K1.1 angezogen und H1 leuchtete. Beim Drücken von S0 fielen K1 und H1 sofort ab. Nach Aus- und Wiedereinschalten der Versorgung blieb die Schaltung aus, bis S1 erneut betätigt wurde. Kennzeichnung, Leitungsführung und Protokoll waren vollständig. Damit sind die vereinbarten Funktionskriterien des Modellauftrags erfüllt.

Typische Fehlerdeutung: Zieht K1 nur während des Tastendrucks an, ist zuerst der Haltepfad K1.1 zu prüfen. Leuchtet H1 nie, obwohl K1 hörbar anzieht, sind Anschluss, Polarität und Nennspannung von H1 zu prüfen. Fällt K1 bei S0 nicht ab, muss der Aufbau sofort spannungsfrei geschaltet und die Verwendung des Öffnerkontakts kontrolliert werden. Eine Fehlerbehebung erfolgt erst nach neuer Freigabe.

Bewertungsraster für den Lernauftrag

Das folgende Raster ist ein didaktisches Kursraster und keine amtliche Prüfungsbewertung.

Kriterium	Sicher erreicht	Überwiegend erreicht	Teilweise erreicht	Noch nicht erreicht
Auftragsanalyse	Alle Anforderungen, Schnittstellen und Prüfkriterien sind eindeutig abgeleitet	Wesentliche Anforderungen sind richtig, einzelne Details fehlen	Mehrere Anforderungen bleiben unklar oder nicht prüfbar	Auftrag wird ohne tragfähige Klärung begonnen
Planung und Begründung	Arbeitsfolge, Material, Datenblätter, Sicherheit und Prüfungen sind schlüssig geplant	Plan ist nutzbar, enthält aber kleinere Lücken	Reihenfolge oder Auswahl ist nur teilweise begründet	Kein ausführbarer oder sicherer Plan liegt vor
Sichere Ausführung	Freigaben, spannungsfreies Arbeiten, Ordnung und Werkzeugkontrolle werden konsequent eingehalten	Einzelne Hinweise sind nötig, Sicherheit bleibt gewährleistet	Wiederholte Korrekturen sind nötig	Sicherheitsgrenzen werden missachtet; Arbeit wird gestoppt
Funktion und Qualität	Aufbau erfüllt alle Funktions- und Kennzeichnungskriterien	Funktion ist gegeben, kleinere Qualitätsmängel bleiben	Funktion ist nur teilweise gegeben oder Fehlerdiagnose lückenhaft	Prüfkriterien werden nicht erreicht
Messen und Bewerten	Messverfahren, Einheit, Soll-Ist-Vergleich und Schlussfolgerung sind korrekt	Messung ist überwiegend korrekt, Begründung teilweise knapp	Messfehler oder unklare Bewertung beeinträchtigen das Ergebnis	Messung ist nicht verwertbar oder nicht sicher
Dokumentation und Reflexion	Unterlagen sind vollständig, datensparsam, nachvollziehbar und enthalten Verbesserungen	Dokumentation ist nutzbar, einzelne Angaben fehlen	Wichtige Nachweise fehlen oder sind schwer nachvollziehbar	Ergebnis und Vorgehen sind nicht dokumentiert

Interaktive Aufgaben

Quiz: Prüfe dein Wissen

Welche Aussage beschreibt die duale Ausbildung am treffendsten? (Betrieb und Berufsschule verbinden praktische und theoretische Kompetenzentwicklung) (!Der Betrieb übernimmt ausschließlich Theorieunterricht) (!Die Berufsschule ersetzt alle betrieblichen Arbeitsaufträge) (!Die beiden Lernorte arbeiten ohne gemeinsamen Bildungsauftrag)

Wozu dient der betriebliche Ausbildungsplan? (Er konkretisiert die Ausbildungsinhalte und ihren zeitlichen Ablauf für den Betrieb) (!Er ersetzt die Ausbildungsordnung vollständig) (!Er legt private Freizeitaktivitäten der Auszubildenden fest) (!Er gilt unabhängig vom jeweiligen Ausbildungsbetrieb)

Was ist der erste sinnvolle Schritt einer vollständigen beruflichen Handlung? (Den Auftrag und seine Anforderungen klären) (!Sofort Bauteile montieren) (!Zuerst das Prüfprotokoll unterschreiben) (!Ohne Unterlagen einen Funktionstest starten)

Welche Formulierung ist ein prüfbares Arbeitsergebnis? (Nach Start bleibt K1 angezogen und fällt beim Drücken von S0 ab) (!Die Schaltung soll irgendwie gut funktionieren) (!Der Aufbau sieht wahrscheinlich ordentlich aus) (!Die Aufgabe wird möglichst schnell erledigt)

Wie groß ist der Strom einer 24-Volt-Leuchte mit 1,2 Watt Leistung? (0,05 Ampere) (!0,5 Ampere) (!2 Ampere) (!28,8 Ampere)

Welche Vorgehensweise ist beim Aufbau der Modellschaltung richtig? (Spannungsfrei aufbauen und erst nach fachlicher Freigabe einschalten) (!Unter Spannung verdrahten damit Fehler sofort sichtbar werden) (!Die Sicherung überbrücken wenn sie auslöst) (!Ein beschädigtes Messkabel nur kurz weiterverwenden)

Welche Aufgabe hat der Schließerkontakt K1.1 im Praxisfall? (Er hält das Relais nach dem Loslassen des Starttasters eingeschaltet) (!Er erhöht die Netzspannung) (!Er ersetzt die Sicherung) (!Er misst den Leiterquerschnitt)

Welche Dokumentation entspricht dem Datenschutzprinzip der Datenminimierung? (Ein Prüfprotokoll mit erfundener Auftragsnummer und nur notwendigen technischen Angaben) (!Ein Lernvideo mit sichtbaren Kundendaten) (!Ein Foto mit Passwörtern und Zugangskarten) (!Eine private Kopie vertraulicher Anlagenpläne)

Welche Maßnahme unterstützt nachhaltiges Arbeiten? (Bauteile passend auswählen und wiederverwendbare Teile gekennzeichnet aufbewahren) (!Leitungen vorsorglich in großer Menge abschneiden) (!Funktionsfähige Komponenten nach jeder Übung entsorgen) (!Messwerte mehrfach in unverbundenen Dateien speichern)

Was gehört zu einem aussagekräftigen Prüfprotokoll? (Messpunkt Sollwert Istwert Einheit und Bewertung) (!Nur der Vorname der prüfenden Person) (!Nur ein Foto ohne Erläuterung) (!Eine unkommentierte Liste aller Werkzeuge)

Memory

Betrieb	Lernort für reale Arbeitsaufträge und betriebliche Abläufe
Berufsschule	Lernort für fachliche Zusammenhänge und reflektierte Anwendung
Ausbildungsrahmenplan	Bundesweit geordnete Grundlage für betriebliche Ausbildungsinhalte
Rahmenlehrplan	Grundlage für die schulische Lernfeldplanung
Prüfprotokoll	Nachweis von Sollwerten Messwerten und Bewertungen
Gefährdungsbeurteilung	Systematische Ermittlung von Gefahren und Schutzmaßnahmen

Drag-and-drop

Ordne die passende Tätigkeit zu.	Handlungsphase
Anforderungen und Prüfkriterien klären	Analysieren
Arbeitsschritte Material und Prüfungen festlegen	Planen
Den freigegebenen Aufbau sicher montieren	Durchführen
Messwerte mit Sollwerten vergleichen	Prüfen
Ergebnis Abweichungen und Erkenntnisse festhalten	Dokumentieren

Der Ablauf ist nicht starr: Neue Prüfergebnisse können eine Rückkehr zur Analyse oder Planung erforderlich machen.

Kreuzworträtsel

Lernort	Wo werden betriebliche oder schulische Kompetenzen erworben?
Relais	Welches elektromagnetische Schaltgerät wird im Praxisfall verwendet?
Messgerät	Womit werden elektrische Größen erfasst?
Datenschutz	Welcher Schutz verlangt einen sparsamen Umgang mit personenbezogenen Angaben?
Nachhaltigkeit	Welches Prinzip verbindet Ressourcen Energie und langfristige Wirkung?
Arbeitsplan	Welches Dokument ordnet Tätigkeiten Material Prüfungen und Zeit?

LearningApps

Lückentext

Die duale Ausbildung verbindet den Lernort Betrieb mit der

. Am Beginn eines Auftrags werden Anforderungen und

geklärt. Ein geordneter Ablauf wird im

festgehalten. Beim Modellauftrag erfolgt die Montage grundsätzlich

. Vor dem Einschalten ist eine fachliche

erforderlich. Das Relais bleibt durch die elektrische

eingeschaltet. Messergebnisse werden als Sollwert und

verglichen. Nur notwendige Angaben zu erfassen entspricht der

. Material- und Energieverbrauch gehören zur Bewertung der

. Abschließend werden Ergebnis und Verbesserungsmöglichkeiten in einer

festgehalten.

Offene Aufgaben

Leicht

Lernortvergleich: Erstelle eine zweiseitige Übersicht mit je vier typischen Beiträgen von Betrieb und Berufsschule und ergänze zwei Beispiele für sinnvolle Zusammenarbeit.
Fachwortkarten: Gestalte sechs Karten zu Sollzustand, Istzustand, Toleranz, Sensor, Aktor und Relais; verwende auf jeder Karte eine eigene Erklärung und ein berufliches Beispiel.
Sicherheitsposter: Entwirf ein Poster für den 24-V-Trainingsplatz mit den Regeln spannungsfrei aufbauen, Werkzeug prüfen, Freigabe abwarten und Abweichungen melden.
Messprotokoll: Erstelle eine leere Vorlage mit Messpunkt, Messgröße, Sollbereich, Istwert, Einheit, Bewertung und Bemerkung.

Standard

Arbeitsplan erstellen: Übertrage den Praxisfall in einen eigenen Arbeitsplan und begründe mindestens drei Stellen, an denen eine Zwischenprüfung Fehlerfolgen verhindert.
Schaltplanprüfung: Markiere in einer freigegebenen Schaltskizze Startpfad, Haltepfad, Stopppfad und Anzeige; beschreibe anschließend den Stromweg in jedem Betriebszustand.
Energie berechnen: Berechne den Energieverbrauch des Musteraufbaus für 20 Unterrichtstage mit je drei Betriebsstunden und erläutere, welche Annahmen das Ergebnis begrenzen.
Datenschutzcheck: Prüfe ein erfundenes digitales Auftragsformular auf unnötige Datenfelder und entwickle eine datensparsame Fassung.

Schwer

Fehlerdiagnose: Entwickle vier realistische Fehlerfälle der Modellschaltung, formuliere zu jedem ein beobachtbares Symptom, eine Hypothese, einen sicheren Prüfschritt und ein erwartetes Ergebnis.
Simulationsprojekt: Setze die Selbsthalteschaltung in einer von Schule oder Betrieb freigegebenen Simulation um, dokumentiere drei Testfälle und vergleiche Simulation und realen Trainingsaufbau.
Lernortprojekt: Plane ein gemeinsames Projekt von Betrieb und Berufsschule, bei dem ein mechanischer Aufbau, eine 24-V-Steuerung, technische Berechnungen und eine Präsentation zu einem Lernprodukt verbunden werden.
Nachhaltigkeitsoptimierung: Untersuche den Praxisfall hinsichtlich Materialeinsatz, Energie, Reparierbarkeit, Wiederverwendung und digitaler Dokumentation und begründe fünf konkrete Verbesserungen.

Lernkontrolle

Auftragsanalyse: Leite aus einem neuen Auftrag mindestens sechs prüfbare Anforderungen ab und kennzeichne offene Fragen, die vor Arbeitsbeginn geklärt werden müssen.
Planungsbegründung: Erstelle einen Arbeitsplan für eine 24-V-Sensoranzeige und begründe Reihenfolge, Prüfzeitpunkte, Werkzeugauswahl und Freigaben.
Elektrische Berechnung: Berechne für zwei gegebene 24-V-Verbraucher Einzelstrom, Gesamtstrom, Leistungsaufnahme und Energie für eine vorgegebene Betriebszeit; prüfe die Plausibilität.
Sicherheitsentscheidung: Beurteile fünf Arbeitssituationen und entscheide jeweils, ob du selbstständig weiterarbeiten darfst, eine Freigabe benötigst oder die Arbeit sofort stoppen musst.
Prüfstrategie: Entwickle für den Fehler „K1 zieht nicht an“ eine sichere, schrittweise Diagnose vom sichtbaren Zustand bis zum eingegrenzten Fehler.
Transfer zwischen Lernorten: Erkläre an einem eigenen Beispiel, wie ein theoretisches Modell aus der Berufsschule die Qualität eines betrieblichen Arbeitsauftrags verbessert und wie die Betriebserfahrung den Unterricht bereichert.

Lernnachweis

Als konkreten Lernnachweis erstellst du ein Auftragsportfolio zum Praxisfall oder zu einer freigegebenen gleichwertigen Simulation. Es enthält:

einen anonymisierten Arbeitsauftrag mit eindeutigem Sollzustand,
eine kurze Gefährdungsbeurteilung und den persönlichen Freigaberahmen,
Schaltplan oder Simulationsmodell mit Versionsstand,
Stückliste und geprüfte Herstellerangaben,
Berechnungen mit Größen, Einheiten, Rechenweg und Plausibilitätsprüfung,
Arbeitsplan mit Zwischenprüfungen,
ein ausgefülltes Mess- und Funktionsprotokoll,
das Bewertungsraster mit begründeter Selbsteinschätzung,
eine Reflexion zu Fehlern, Verbesserungen, Nachhaltigkeit und Zusammenarbeit der Lernorte.

Fotos oder Bildschirmaufnahmen dürfen nur freigegebene Lernaufbauten zeigen und keine Personen, Kundenangaben, Zugangsdaten oder vertraulichen Anlageninformationen enthalten. Eine Ausbildungsperson oder Lehrkraft kann das Portfolio anhand des Rasters rückmelden. Der Lernnachweis ist ein Kursprodukt; er ersetzt keine betriebliche Unterweisung, Kammerprüfung, Prüfungszulassung oder amtliche Bescheinigung.

OER und Wikipedia

Verlässliche Grundlagen und weiterführende Quellen

Normen werden in diesem Kurs nicht kopiert. Verwende für reale Arbeiten die im Betrieb bereitgestellten aktuellen Ausgaben, die zum Auftrag passende DGUV-Regelung, Herstellerunterlagen, Gefährdungsbeurteilung und Arbeitsanweisung. Prüfe auch, ob für deinen Betrieb statt DGUV Vorschrift 3 die entsprechende Vorschrift des zuständigen Unfallversicherungsträgers maßgeblich ist.

Geprüfte Mediennachweise

Eingebettetes Medium	Geprüfter Fundort	Urheber oder Anbieter	Lizenz oder Nutzungsstatus
File:0080010001-Mechatronics.svg	Wikimedia Commons	Balu Ertl	CC BY-SA 3.0 oder GFDL laut Dateiseite
File:Mechatronics - David Cargill and James Overend.jpg	Wikimedia Commons	WorldSkills UK; Foto Ellis O’Brien	CC BY 2.0
File:MITSIBISHI PLC Panel.jpg	Wikimedia Commons	Mixabest	CC BY-SA 3.0
File:Digital Multimeter (To measure Voltage, Current and Resistance).jpg	Wikimedia Commons	K. Venkataramana	CC0 1.0
File:Emergency stop button on a HAAS CNC.jpg	Wikimedia Commons	Flygklubben	CC BY-SA 4.0
https://www.youtube.com/watch?v=DAUpigk6euQ	VOREST-Fachseite mit eingebettetem Video	VOREST AG	YouTube-Einbettung; keine offene Lizenz oder darüber hinausgehende Nachnutzung behauptet
https://www.youtube.com/watch?v=fJv7rd__mpo	Offizielle deutschsprachige Napo-Seite	Napo-Konsortium	YouTube-Einbettung über die offizielle Seite; keine offene Nachnutzungslizenz behauptet

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Wikipedia

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Duale Ausbildung zum Mechatroniker

Die Inhalte verbinden berufliche Facharbeit mit Mathematik, Physik, Informatik, Deutsch, Wirtschafts- und Sozialkunde sowie Ethik. Geeignete Anschlussprojekte sind eine 24-V-Sensorstation, eine dokumentierte Fehlersuche, ein digitaler Ausbildungsnachweis oder ein lernortübergreifendes Modell einer kleinen automatisierten Anlage.