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Einteilige Werkstücke computergestützt entwerfen - Gold- und Silberschmied - LF 4

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Einleitung

Ein Anhänger, eine schlichte Ringform oder eine kleine Zierscheibe beginnt mit einer Idee und muss am Ende präzise, funktional und gestaltbar sein. Im Lernfeld 4 des ersten Ausbildungsjahrs lernst du, einteilige Werkstücke computergestützt zu entwerfen. Der KMK-Rahmenlehrplan sieht dafür einen Zeitrichtwert von 40 Stunden vor. Du analysierst einen Auftrag, planst die Geometrie, erstellst und bearbeitest räumliche Modelle, prüfst sie und präsentierst eine nachvollziehbare Lösung. Dafür nutzt du CAD, technische Skizzen, technische Zeichnungen und Zusammenarbeit im Team.

Am Ende kannst du einen anonymen Musterauftrag in Anforderungen übersetzen; 2D-Konturen und 3D-Körper unterscheiden; Extrusion, Rotation, Loft und Flächenmodellierung zweckmäßig auswählen; CAD-Objekte mit numerischen Eingaben erzeugen, bewegen und kombinieren; Maße prüfen, Fehler begründen und die Entwurfsdateien mit einer verständlichen Kurzpräsentation übergeben. Die folgenden Maße und Materialannahmen sind didaktische Beispielwerte, keine vorgegebenen Kunden- oder Normdaten. Für die Werkstattpraxis gelten zusätzlich der betriebliche Ausbildungsplan, der Landeslehrplan, Anweisungen der Ausbildenden und die zuständige Kammer. Dieser offene Kurs ist keine amtliche Prüfungszulassung.

Einen beruflichen Auftrag analysieren und vorbereiten

Vom Wunsch zur überprüfbaren Anforderung

Bei einer Auftragsanalyse trennst du Funktion, Gestaltung, Fertigung und Prüfung. Für einen einteiligen Anhänger sind beispielsweise Außenmaße, Dicke, Aufhängeöffnung, Kanten und die spätere Oberflächenwirkung wichtig. Formulierungen wie „nicht zu schwer“ oder „ausreichend stabil“ sind noch nicht prüfbar: Sie müssen mit einer betreuenden Fachkraft in konkrete Maße, Materialannahmen oder Sichtkriterien übersetzt werden. Ein Pflichtenheft im Kleinformat kann fünf Zeilen enthalten: Merkmal – Sollwert – Begründung – Prüfmethode – Nachweis.

Mini-Beispiel: Eine fiktive Auftraggeberin wünscht eine kreisförmige, schlichte Zierscheibe mit kleiner Öse als ausgesparte Öffnung, ohne angesetzte Bauteile. Im Entwurf wird daher ein Scheibenkörper mit einem durchgehenden Loch geplant. Die Sichtbarkeit der Vorderseite gehört zur Gestaltung; die Größe der Öffnung und der verbleibende Rand gehören zur Funktion und Maßprüfung. Einteilig bedeutet hier: ein zusammenhängender Körper, keine im CAD nur scheinbar überlappenden Einzelteile.

Beispiel einer digitalen Schmuckvisualisierung: Eine ansprechende Darstellung ersetzt niemals Maßkontrolle und Herstellbarkeitsprüfung. Bild: Stwacha, CC BY-SA 4.0; Lizenz und Quelle siehe OER.

CAD-Arbeitsumgebung verstehen

Eine CAD-Anwendung enthält typischerweise einen Zeichen- oder Skizzenbereich, Werkzeuge für Linien, Kreise und Bedingungen, einen Modellbaum mit Entstehungsschritten, eine dreidimensionale Ansicht und einen Bereich für Maße beziehungsweise Eigenschaften. Eine Bedingung (Constraint) fixiert eine geometrische Beziehung, etwa einen Durchmesser, eine Parallelität oder die Lage zum Ursprung. In einem parametrischen Modell kannst du einzelne Maße später ändern und die abhängigen Geometrien neu berechnen lassen. Die genaue Oberfläche unterscheidet sich je nach Programm und Version.

Erkunde mit einer freigegebenen CAD-Anwendung: ein Dokument anlegen, Einheit Millimeter festlegen, Skizze auf der XY-Ebene beginnen, Kreis zeichnen, Durchmesser bemaßen, Modell speichern, isometrische Ansicht wählen und Maßwerkzeug öffnen. Freie Software wie FreeCAD kann für betreute Übungen genutzt werden; auch betriebliche CAD-Systeme sind möglich. Kennzeichne in deiner Dokumentation die Softwareversion und englische Fachwörter, die in Tutorials vorkommen, etwa Sketch (Skizze), Constraint (Bedingung) oder Pad (Aufpolsterung).

Zusammenarbeit und digitale Sorgfalt

Ein kurzer Arbeitsauftrag wird durch Vier-Augen-Prüfung besser: Eine Person baut das Modell, eine zweite prüft unabhängig die Sollmaße und fragt nach Herstellbarkeit. Verwende für Übungen nur erfundene Namen, neutrale Dateinamen und selbst erstellte Geometrien. Echte Kundenzeichnungen, interne Angebotsdaten, Schmuckideen mit Geheimhaltungsinteresse und Fotos von Personen gehören nicht in öffentliche Cloud-Dienste ohne betriebliche Freigabe und geeignete Rechtsgrundlage. Versioniere Dateien etwa als Musteranhaenger_v01, v02 und notiere Änderungen.

Aus Skizzen räumliche Geometrien ableiten

Zwei Dimensionen und drei Achsen

Eine 2D-Skizze enthält beispielsweise Punkte, Strecken, Kreise, Bögen oder geschlossene Profile in einer Ebene. Erst ein räumlicher Modellierschritt gibt einer Fläche Höhe beziehungsweise Tiefe. Im 3D-Koordinatensystem benennen X, Y und Z die drei räumlichen Richtungen. Die Eingabe X = 0 mm, Y = 8,5 mm ist reproduzierbar; das bloße Verschieben mit der Maus ist für eine exakte Bohrung meist weniger geeignet. Ein digitales Koordinatensystem ist nur sinnvoll, wenn Einheiten und Bezugspunkte geklärt sind.

Die Drei-Tafel-Projektion zeigt ein Werkstück beispielsweise in Vorderansicht, Draufsicht und Seitenansicht. Eine runde Scheibe erscheint in der Draufsicht als Kreis, in der Seitenansicht als flaches Rechteck. Verdeckte Kanten, Bohrungsdurchmesser und Materialstärken lassen sich durch geeignete Ansichten und bei Bedarf Schnitte besser erklären als mit einem einzigen schönen 3D-Bild.

Orthogonale Ansichten am allgemeinen Geometriebeispiel. Übertrage das Prinzip auf ein kleines Schmuckstück. Grafik: BANZ111, gemeinfrei; Details siehe OER.

Bemaßungen, Abhängigkeiten und Toleranzen

Maßhaltigkeit bedeutet, dass ein Modell die vereinbarten Maße erfüllt. Bemaße zuerst funktionskritische Größen: Durchmesser, Dicke, Lochlage und kleinste Randbreite. Vermeide widersprüchliche oder überzählige Bedingungen; ein überbestimmter Sketch kann sich nicht eindeutig berechnen lassen. Nutze einen eindeutigen Ursprung und benenne Maße sinnvoll, etwa Außen_D, Loch_D und Dicke. Mit einem Maßvergleich zwischen Skizze und 3D-Modell findest du falsche Einheiten oder unerwartete Skalierungen.

Toleranz ist ein vereinbarter zulässiger Abweichungsbereich, nicht die Ungenauigkeit des CAD-Bildschirms. Beispiel: Soll-Durchmesser 24,0 mm bei einer eigens festgelegten Übungstoleranz von ±0,2 mm bedeutet einen Bereich von 23,8 bis 24,2 mm. Das ist keine pauschale Vorschrift für reale Schmuckfertigung. Fachliche Orientierung für die Darstellung technischer Zeichnungen liefert die aktuelle ISO-128-Reihe; für die Angabe von Maßen und Toleranzen ist unter anderem DIN EN ISO 129-1:2022-02 einschlägig. Welche Regeln in einem Betrieb tatsächlich anzuwenden sind, muss geklärt werden; Normtexte werden hier nicht kopiert.

Deutschsprachiges FreeCAD-Video zu Skizzenbedingungen und Bearbeitung (Stolz3D, Kurs zur Version 0.19). Bedienoberflächen können sich in neueren Programmversionen unterscheiden.

Räumliche Körper methodisch konstruieren und bearbeiten

Volumenkörper und Extrusion

Ein Volumenkörper hat eine räumliche Ausdehnung mit geschlossenem Inneren. Er kann aus einem Quader, Zylinder oder einer modellierten Skizze entstehen. Bei der Extrusion wird eine geschlossene ebene Kontur entlang einer Richtung zu einem Körper gezogen. Eine Kreisskizze mit Durchmesser 24 mm und Extrusionshöhe 1,8 mm ergibt eine Scheibe. Enthält die Skizze eine vollständig innerhalb der Außenkontur liegende zweite geschlossene Kreislinie, kann eine passende Aufpolster- oder Extrusionsfunktion unmittelbar eine Scheibe mit Öffnung erzeugen. Bei CAD-Systemen, die anders arbeiten, erstellst du alternativ zuerst die Scheibe und entfernst anschließend einen kleinen Zylinder mittels Differenz.

FreeCAD-Beispiel für die Aufpolsterung einer Skizze. Screenshot: Ex.ungue.leonem, CC0; Quelle siehe OER.

Deutschsprachige Einführung in das Extrudieren von 2D-Skizzen (Johannes Y., 2025); überprüfe die dargestellten Befehle in deiner installierten Version.

Rotation, Loft und Flächenkonstruktion

Bei einem Rotationskörper dreht sich ein geeignetes Querschnittsprofil um eine festgelegte Achse. Damit lassen sich etwa runde Schalen, Reifprofile oder symmetrische Knöpfe entwerfen. Eine Rechteckfläche, die an einer ihrer Seiten um 360° gedreht wird, ergibt einen Zylinder. Eine offene Linie, die rotiert, kann dagegen nur eine Fläche erzeugen. Achte deshalb darauf, ob das Programm einen geschlossenen Körper oder lediglich eine Hülle anzeigt.

Geometrisches Grundprinzip eines Rotationskörpers. Grafik: أحمد ش الشيخ, CC BY-SA 3.0; Nachweis siehe OER.

Loft verbindet zwei oder mehr Profile entlang einer Übergangsform. Beispiel: Eine runde Oberkante geht über mehrere Querschnitte in eine elliptische Grundform über. Eine Flächenkonstruktion beschreibt zunächst nur eine Oberfläche, etwa die gewölbte Vorderseite eines Schmuckstücks; zur Herstellung eines geschlossenen Werkstücks müssen Flächen geeignet geschlossen oder verdickt werden. Diese Methoden sind eine Orientierung und keine Aufforderung, für den einfachen Scheibenanhänger unnötig komplizierte Körper zu modellieren.

Bewegen, verformen, kombinieren und vergleichen

Translation verschiebt einen Körper entlang einer Achse, Rotation dreht ihn um einen Bezugspunkt oder eine Achse und Skalierung ändert seine Größe. Für präzise Entwürfe sind numerische Eingaben mit eindeutigen Einheiten vorzuziehen. Freies Verschieben hilft beim Ideensammeln, nicht aber als alleiniger Maßnachweis. Mit booleschen Operationen lassen sich Körper vereinigen, schneiden oder voneinander abziehen. Kontrolliere nach jeder Operation, ob weiterhin genau der beabsichtigte zusammenhängende Volumenkörper existiert; scheinbar berührende Teile können getrennte Festkörper bleiben.

Methodenwahl: Eine flache Platte wird meist extrudiert; eine gleichmäßig rotationssymmetrische Schale wird aus einem Profil rotiert; ein fließender Übergang kann einen Loft benötigen; eine organische freie Form beginnt häufig als Fläche. Vergleiche Aufwand, Änderbarkeit, Genauigkeit und Ausgabemöglichkeiten statt nur die optische Wirkung.

Deutschsprachiger Überblick von Stolz3D zur Umwandlung von Skizzen in 3D-Modelle (FreeCAD 0.18, 2019). Die gezeigten Grundlagen bleiben als Konzept nützlich; Menüs sind versionsabhängig.

Praxisfall: einen einteiligen Silberanhänger vollständig entwerfen

Synthetischer Musterauftrag M-04

Entwirf eine kreisförmige Zierscheibe mit durchgehender Aufhängeöffnung' als genau einen CAD-Volumenkörper. Materialannahme für eine erste, ausdrücklich überschlägige Massenrechnung: Silberlegierung 925 mit angenommener Dichte von 10,3 g/cm³; die tatsächliche Dichte muss zum gewählten Werkstoffdatenblatt passen. Vorgaben: äußerer Durchmesser 24,0 mm; Dicke 1,8 mm; Öffnungsdurchmesser 3,0 mm; Lochmittelpunkt in der Draufsicht bei X = 0,0 mm, Y = 8,5 mm relativ zum Scheibenmittelpunkt. Gefordert sind eine geschlossene Geometrie, ein mindestens 2,0 mm breiter oberer Rand im Sollmodell, eine saubere Maßzeichnung, eine nachvollziehbare Datei und ein Prüfprotokoll. Fertigungs- und Toleranzentscheidungen sind vor realer Herstellung mit einer Fachkraft abzustimmen.

Arbeitsplan mit prüfbaren Zwischenergebnissen

Auftrag klären: Trage alle fünf numerischen Vorgaben, Werkstoffannahme und das Kriterium „ein Teil“ in eine Soll-Ist-Liste ein. Ergebnis: freigegebene Muster-Spezifikation.
Konzept skizzieren: Zeichne Drauf- und Seitenansicht; kennzeichne Außenkreis, Öffnung und Maßbezug. Ergebnis: lesbare Ideenskizze.
Datei aufsetzen: Erstelle ein CAD-Dokument in Millimeter, speichere M-04_v01 und notiere die Softwareversion. Ergebnis: öffnende Originaldatei.
2D-Geometrie anlegen: Zeichne zwei geschlossene Kreise auf der XY-Ebene, bemaße die Durchmesser und setze den kleineren Mittelpunkt numerisch bei X = 0, Y = 8,5 mm. Ergebnis: vollständig definierte oder nachvollziehbar bemaßte Skizze.
3D-Körper bilden: Extrudiere das Profil um 1,8 mm; falls nötig, erstelle mit boolescher Differenz die durchgehende Öffnung. Ergebnis: genau ein geschlossener Volumenkörper.
Ansichten erzeugen: Zeige Draufsicht, Seitenansicht und isometrische Darstellung, ergänze entscheidende Maße. Ergebnis: maßhaltige Prüfzeichnung.
Kontrollieren und verbessern: Prüfe Durchmesser, Dicke, Lochposition, oberen Rand, Geometriefehler und die Lesbarkeit der Zeichnung. Speichere eine korrigierte Version. Ergebnis: Soll-Ist-Protokoll.
Übergeben: Sichere das editierbare Original, eine lesbare PDF-Zeichnung und bei Bedarf einen mit dem Betrieb vereinbarten neutralen 3D-Austauschdatensatz. Erkläre in einer Kurzpräsentation deine Methodenwahl und Unsicherheiten.

Rechenweg: Randbreite, Volumen und überschlägige Masse

Oberer Rand: Außenradius R = 24,0 / 2 = 12,0 mm. Lochradius r = 3,0 / 2 = 1,5 mm. Abstand des Lochmittelpunkts zum Scheibenmittelpunkt a = 8,5 mm. Der kleinste obere Rand beträgt im Sollmodell R − a − r = 12,0 − 8,5 − 1,5 = 2,0 mm. Diese Rechnung prüft nur die Nenngeometrie; Fertigungstoleranzen und Kantenbearbeitung können die reale Randbreite verändern.

Volumen: Weil das kleinere Loch vollständig innerhalb der Scheibe liegt, ist trotz seines Versatzes die abgezogene Zylindermenge gleich: V = π · (R² − r²) · h = π · (12² − 1,5²) · 1,8 mm³ = π · (144 − 2,25) · 1,8 mm³ = ca. 801,6 mm³. Umrechnung: 1 cm³ = 1000 mm³, somit V ≈ 0,8016 cm³.

Masse: m = V · ρ ≈ 0,8016 cm³ · 10,3 g/cm³ = ca. 8,26 g. Das ist eine Modellabschätzung; Rundungen, spätere Verrundungen, realer Materialzustand und Herstellerdaten beeinflussen das Ergebnis. Verwechsle ein CAD-Volumen niemals mit einer bereits gewogenen Masse.

Materialvergleich: Ein vereinfachtes quadratisches Ausgangsblech mit 26 × 26 × 1,8 mm hätte ein Volumen von 1216,8 mm³ und bei derselben Dichte rechnerisch ca. 12,53 g. Die Differenz zur reinen Modellmasse beträgt etwa 4,27 g. Sie ist keine exakte reale Abfallmasse: Sägefugen, Bearbeitungszugaben, Kantenradien und der reale Zuschnitt verändern das Ergebnis. Ein ordnungsgemäß getrennt erfasster Edelmetallrest kann grundsätzlich zurückgewonnen werden.

Erwartetes Arbeitsergebnis und Bewertungsraster

Prüfbarer Lernnachweis: editierbare CAD-Datei mit nachvollziehbaren Schritten; Ansichtsdokument mit Ø 24,0 mm, Ø 3,0 mm, 1,8 mm und Lochlage Y = 8,5 mm; Kennzeichnung „ein geschlossener Körper“; Volumen- beziehungsweise Massenrechnung mit Einheiten; Soll-Ist-Tabelle; dokumentierte Korrektur; kurze, adressatengerechte Präsentation. Die folgende Tabelle ist ein Übungsraster, keine Kammerbewertung.

Kriterium	4 Punkte	2 Punkte	0 Punkte
Auftragsanalyse	Alle Funktions- und Maßkriterien sind eindeutig	Einige Kriterien bleiben unklar	Wesentliche Vorgaben fehlen
2D-Skizze und Methode	Vollständig bemaßt und passend begründet	Kleinere Bemaßungslücken	Ungeeignete oder unklare Geometrie
3D-Modell	Ein geschlossener, maßgerechter Körper	Korrigierbare Modellabweichungen	Kein brauchbarer Volumenkörper
Prüfung und Rechenweg	Maße und Einheiten nachvollziehbar geprüft	Einzelne Prüfschritte fehlen	Keine überprüfbare Kontrolle
Dokumentation, Sicherheit, Übergabe	Version, Quellen, Datenschutz und Übergabe stimmig	Teilweise nachvollziehbar	Ergebnis nicht verantwortbar dokumentiert

Maximal 20 Punkte. Für jede Zeile sind Zwischenwerte von 1 oder 3 Punkten möglich, wenn die gezeigte Leistung zwischen den Ankerbeschreibungen liegt. Begründe die Punkte schriftlich; bei sicherheitsrelevanten Mängeln keine Praxisfreigabe.

Qualität, Fehleranalyse und verantwortliche Umsetzung

Systematische virtuelle Prüfung

Prüfe Geometrie, Funktion, Maß und Darstellung getrennt. (1) Geometrie: geschlossener Körper statt offener Fläche oder mehrerer Teile? (2) Funktion: Loch vollständig durchgehend, ausreichender Rand nach Vorgabe? (3) Maße: Einheiten und Bezugspunkt korrekt? (4) Darstellung: sind drei Ansichten eindeutig lesbar? (5) Datei: lässt sich die gespeicherte Version erneut öffnen? Ein Modell ist nicht automatisch herstellbar, nur weil die 3D-Ansicht überzeugend aussieht.

Typische Fehler mit Ursachen: Ein Durchmesser ist doppelt so groß wie geplant, weil Radius und Durchmesser verwechselt wurden. Eine Extrusion scheitert durch eine offene Skizzenkontur oder überlappende Linien. Eine Bohrung liegt falsch, weil ihr Mittelpunkt nur mit der Maus verschoben statt bemaßt wurde. Nach dem Skalieren stimmen Maße nicht mehr. Der Modellbaum enthält zwei getrennte Festkörper, obwohl „einteilig“ verlangt ist. Suche zuerst die fehlerhafte Eingabe im Entstehungsschritt und korrigiere die Ursache; verdecke Fehler nicht durch eine perspektivisch günstigere Darstellung.

Sicherheit, Ergonomie und Gesundheit

CAD-Arbeit ist nicht gefährdungsfrei: Achte auf einen passend eingerichteten Bildschirmarbeitsplatz, geeignete Beleuchtung ohne Blendung, wechselnde Körperhaltungen und regelmäßige Unterbrechungen langer Bildschirmphasen. Für Schule und Ausbildung sind die aktuellen Empfehlungen der DGUV zu digitalen Medien und die DGUV Information 215-410 zur ergonomischen Gestaltung hilfreiche Quellen; sie ersetzen keine betriebliche Gefährdungsbeurteilung. Lege Kabel sicher, melde defekte Geräte und nutze freigegebene Software.

Werkstattgrenze: Fräsen, Bohren, Gießen, Löten, Schleifen und der Umgang mit Chemikalien oder heißen Werkzeugen sind keine selbstständigen Kursaufgaben. Solche Tätigkeiten nur mit ausdrücklicher Freigabe, Unterweisung, passenden Schutzeinrichtungen und befugter Aufsicht ausführen. Sichere Alternative: CAD-Modell am Bildschirm prüfen, als Papierprofil im Maßstab 1:1 vergleichen oder nach Freigabe einen ungefährlichen Demonstrationskörper aus weichem Modellmaterial verwenden. Auch ein 3D-Druck ist nicht ohne Maschinenunterweisung zu starten.

Datenschutz, Materialkreislauf und Präsentation

Prüfe vor dem Teilen einer Datei, ob Metadaten, Dateipfade, Vorschaubilder und Kommentare Personen oder vertrauliche Betriebsdetails verraten. Nutze diesen neutralen Musterauftrag; personenbezogene Daten dürfen nur zweckgebunden und auf rechtmäßiger Grundlage verarbeitet werden (Art. 5 und 6 DSGVO). Exportiere für externe Rückmeldungen nur das, was fachlich erforderlich und freigegeben ist. Fremde Designs und Mediendateien benötigen eine passende Nutzungsberechtigung; „im Internet gefunden“ bedeutet nicht „frei verwendbar“.

Nachhaltig konstruieren heißt bei Edelmetallen, Geometrie und Materialeinsatz früh zu vergleichen, unnötige Probeproduktionen zu vermeiden und unvermeidbare Reste sortenrein für die fachgerechte Rückgewinnung bereitzustellen. Das Umweltbundesamt beschreibt die Recyclingfähigkeit von Gold; Aussagen über Umweltvorteile einer konkreten Legierung brauchen trotzdem einen belastbaren Vergleich. Begründe die gewählte Entwurfsmethode auch im Hinblick auf Änderungsschleifen und Ausschuss.

Präsentiere einem fiktiven Auftraggeber in 90 Sekunden: Zweck – zwei Ansichten – wichtige Maße – Konstruktionsweg – Prüfergebnis – offene Fragen. Lass eine zweite Person einen Maßfehler simulieren und erkläre sachlich, wie du ihn im Modellbaum findest. Dokumentiere eine Verbesserung und gib die aktualisierte Datei als neue Version ab.

Interaktive Aufgaben

Multiple-Choice: Fachwissen anwenden

Wodurch wird aus einer geschlossenen kreisförmigen 2D-Kontur ein einfacher Scheibenkörper? (Durch Extrusion mit einer angegebenen Höhe) (!Durch Änderung der Bildschirmhelligkeit) (!Durch Umbenennen der Skizzendatei) (!Durch Einblenden der Perspektivansicht)

Welcher Nachweis belegt am besten die Soll-Dicke eines virtuellen Anhängers? (Eine Maßprüfung am 3D-Körper mit angegebener Einheit) (!Ein besonders realistisches Oberflächenmaterial) (!Ein vergrößerter Screenshot ohne Bemaßung) (!Eine frei gewählte Hintergrundfarbe)

Was zeigt die Drei-Tafel-Projektion in der technischen Kommunikation? (Zusammengehörige rechtwinklige Ansichten eines Werkstücks) (!Drei beliebige künstlerische Farbstudien) (!Drei unterschiedliche Kundendateien) (!Drei Materialpreislisten)

Wie lässt sich ein Kreiszentrum in einer CAD-Skizze reproduzierbar platzieren? (Durch numerische Koordinaten und geometrische Bedingungen) (!Durch Schätzen der Bildschirmmitte) (!Durch Ändern der Mauszeigergeschwindigkeit) (!Durch Vergrößern des Programmfensters)

Welche CAD-Methode eignet sich besonders für einen rotationssymmetrischen Knopf? (Rotation eines geeigneten Profils um eine Achse) (!Unkontrollierte Verschiebung einer offenen Linie) (!Ausschließlich Umfärben der Draufsicht) (!Zufälliges Kombinieren vieler Einzelbilder)

Welcher Ausdruck ermittelt die obere Randbreite des Musteranhängers? (Außenradius minus Lochmittelpunktabstand minus Lochradius) (!Außendurchmesser plus Dicke plus Lochradius) (!Außenradius mal die Bildschirmauflösung) (!Lochdurchmesser plus der Dateiname)

Welche Größen benötigt eine überschlägige Massenbestimmung aus dem CAD-Modell? (Volumen und angenommene Werkstoffdichte) (!Dateigröße und Bildschirmlinienzahl) (!Anzahl der Skizzen und Bildschirmhelligkeit) (!Rechnername und Druckerauflösung)

Welcher Fehler kann eine Aufpolsterung einer Skizze verhindern? (Eine nicht geschlossene oder sich überschneidende Kontur) (!Eine gut sichtbare Isometrie) (!Ein korrekt gesetzter Maßstab) (!Ein gespeicherter Dateiname)

Wie wird ein entdeckter Maßfehler in einem parametrischen Modell sinnvoll behoben? (Durch Korrektur der ursächlichen Bedingung und erneute Prüfung) (!Durch Ausblenden der fehlerhaften Bemaßung) (!Durch alleinige Änderung der Materialfarbe) (!Durch Verwerfen aller Prüfkriterien)

Was ist beim Weitergeben eines CAD-Entwurfs mit Auftragsbezug vorrangig? (Nur freigegebene und erforderliche Inhalte mit geeigneter Berechtigung teilen) (!Alle Kundendaten vorsorglich öffentlich speichern) (!Metadaten ohne Prüfung unverändert veröffentlichen) (!Betriebliche Zeichnungen frei in Lernforen hochladen)

Memory: Begriff und Bedeutung

Parametrik	Änderungen an festgelegten Werten steuern das Modell
Kontur	Begrenzende Linienführung einer Skizzenform
Volumenkörper	Geschlossene räumliche Geometrie mit Innenraum
Extrusion	Räumliche Ausdehnung eines Profils entlang einer Richtung
Rotationsachse	Gerade als Bezug für das Drehen eines Profils
Toleranz	Vereinbarter zulässiger Abweichungsbereich eines Maßes

Drag-and-drop: Werkzeugschritte zuordnen

Ordne den Fachbegriff der richtigen Funktion zu.	Beschreibung
Auftragsanalyse	Erwartungen in überprüfbare Kriterien übersetzen
Skizzenbedingung	Durchmesser oder Lage geometrisch festlegen
Boolesche Differenz	Einen Körper als Aussparung aus einem anderen abziehen
Maßkontrolle	Sollwerte mit dem fertigen virtuellen Körper vergleichen
Versionierung	Änderungen unter unterscheidbaren Dateiständen dokumentieren

Kreuzworträtsel: CAD-Fachsprache

Extrusion	Welche Methode zieht eine Kontur zu einem Körper?
Projektion	Wie heißt die Zuordnung räumlicher Geometrie zu Ansichten?
Bemassung	Wie heißt das Eintragen technisch nötiger Maße ohne Umlaute im Rätselwort?
Rotation	Welche Bewegung erzeugt einen drehförmigen Körper?
Toleranz	Wie heißt ein vereinbarter zulässiger Maßspielraum?
Volumen	Welche Größe beschreibt den eingenommenen Raum eines Körpers?

LearningApps: passende Übungen recherchieren

Suche hier nach vorhandenen Übungen zu einteiligen CAD-Werkstücken. Prüfe bei jedem Fund selbst Inhalt, Aktualität, Rechte und Aufgabenqualität; der Suchlink garantiert keine bereits fertige, geprüfte LernApp.

Lückentext: Grundideen sichern

Der computergestützte Entwurf wird im Berufsalltag oft mit dem Kürzel

bezeichnet.

Eine ebene Zeichnung mit zwei Raumrichtungen ist eine

.

Die Funktion zum räumlichen Ziehen eines geschlossenen Profils heißt

.

Eine Form, die durch Drehen eines Profils entsteht, ist ein

.

Eine eindeutig festgelegte Lage kann durch numerische

beschrieben werden.

Eine zulässige Maßabweichung wird als

bezeichnet.

Der äußere Radius des Musteranhängers beträgt

Millimeter.

Die Dicke des Musteranhängers beträgt

Millimeter.

Der oberste nominelle Rand des Anhängers ist

Millimeter breit.

Ein CAD-Körper mit geschlossenem Inneren ist ein

.

Die Masse wird aus Volumen und

abgeschätzt.

Eine geänderte Datei sollte zur Rückverfolgung eine neue

erhalten.

Offene Aufgaben

Leicht

Drei Ansichten zeichnen: Skizziere eine einteilige runde Zierscheibe in Drauf-, Vorder- und Seitenansicht; beschrifte drei erkennbare geometrische Merkmale und lasse sie gegenseitig prüfen.
CAD-Oberfläche erkunden: Dokumentiere mit fünf selbst erstellten, anonymen Bildschirmansichten die Funktionen Skizze, Bemaßung, 3D-Ansicht, Modellbaum und Speichern. Erläutere die englischen Schaltflächenbegriffe.
Koordinaten erklären: Zeichne ein XY-System und platziere zwei Bohrungsmittelpunkte numerisch. Vergleiche, welcher Ansatz nachvollziehbarer ist als freihändiges Positionieren.
Ergonomie prüfen: Erstelle einen kurzen, nicht personenbezogenen Check für deinen Übungs-Bildschirmarbeitsplatz mit Blendung, Sitzhaltung, Kabeln und Arbeitsunterbrechungen.

Standard

Flache Scheibe modellieren: Modelliere den Musteranhänger nach dem Arbeitsplan und gib die editierbare Datei, zwei bemaßte Ansichten und das Soll-Ist-Protokoll ab.
Konstruktionswege vergleichen: Erzeuge denselben einfachen Volumenkörper einmal aus einer Skizzenextrusion und einmal aus Grundkörpern mit einer Differenz; bewerte Nachvollziehbarkeit und Änderungsaufwand.
Materialmenge rechnen: Berechne Volumen und ungefähre Masse eines selbst gewählten, rein fiktiven Anhängers mit angegebenen Werkstoffannahmen und überprüfe die Einheiten.
Peer-Feedback dokumentieren: Tausche eine neutrale Datei im zugelassenen Lernraum, lasse fünf Kriterien prüfen und dokumentiere zwei übernommene Änderungen samt Gründen.

Schwer

Parametrische Variantenreihe: Lege zwei oder drei Varianten für den Scheibendurchmesser und die Lochlage an, vergleiche Randbreiten und begründe eine funktional sinnvolle Variante.
Methodenentscheidung begründen: Entwirf ein einteiliges kleines Schälchen rein digital, vergleiche Rotation und Loft in einer Kriterienmatrix und erkläre, warum ein flacher Scheibenanhänger anders konstruiert würde.
Fehlerdiagnose protokollieren: Erzeuge an einer Kopie des Modells absichtlich einen Geometrie- oder Maßfehler, verfolge die Ursache im Modellbaum und belege die Korrektur mit Vorher-Nachher-Maßen.
Digitale Materialoptimierung: Vergleiche zwei Rohzuschnittformen rechnerisch, schätze Materialreste und beschreibe unter welchen Bedingungen Edelmetallreste wiederverwertbar sind; beginne keine reale Metallbearbeitung.

Lernkontrolle

Auftragsanalyse: Formuliere aus einer offenen Anforderung wie „leichter, robuster Anhänger“ drei prüfbare Sollmerkmale und erläutere, wer sie freigeben müsste.
Technisches Zeichnen: Leite aus einem vorgegebenen räumlichen Scheibenmodell drei sinnvolle Ansichten ab und begründe die notwendigen Maße.
Konstruktionsverfahren: Entscheide anhand zweier Formbeispiele zwischen Extrusion, Rotation und Loft; erkläre die Grenzen der Verfahren.
Geometrie: Prüfe bei einem Außenradius von 12 mm, einem Lochradius von 1,5 mm und einem Lochmittelpunktabstand von 9 mm die verbleibende Randbreite; erläutere das Ergebnis für die Funktion.
Qualitätssicherung: Analysiere die Fehlermeldung „offenes Profil“ und schlage einen nachvollziehbaren Prüfschritt samt möglicher Korrektur vor.
Datenschutz: Beurteile, ob eine CAD-Datei mit echtem Namen und vertraulicher Gravur auf einer öffentlichen Plattform vorgeführt werden darf, und beschreibe eine sichere Alternative.
Ressourcenschonung: Unterscheide zwischen theoretischer CAD-Massenersparnis und realen, rückgewinnbaren Werkstoffresten und erkläre zwei Unsicherheiten.

Lernnachweis

Der Lernnachweis besteht aus einem Portfolio zum Musterauftrag M-04. Es enthält (1) eine Auftragsanalyse mit fünf Kriterien, (2) eine maßhaltige Skizze und den begründeten Konstruktionsweg, (3) das editierbare CAD-Modell als genau einen geschlossenen Körper, (4) eine bemaßte Prüfansicht und das Soll-Ist-Protokoll, (5) einen eigenständig nachvollziehbaren Randbreiten- und Volumenrechenweg, (6) ein dokumentiertes Peer-Feedback sowie (7) eine fünfteilige Selbsteinschätzung zu Maßhaltigkeit, Sicherheit, Datenschutz, Nachhaltigkeit und Kommunikation. Beurteile die Arbeit anhand des 20-Punkte-Rasters aus dem Praxisfall; erläutere Unterschiede zwischen Wunsch, Modell und herstellbarem Produkt.

Übertragungsleistung: Entwerfe in einem Abschlussgespräch eine alternative einteilige Schmuck- oder Geräteform und entscheide begründet zwischen Extrusion, Rotation, Loft und Flächenkonstruktion. Nenne dabei eine zusätzliche Prüfung. Als Mindestnachweis genügt nicht ein Rendering: Die Maße, Schritte, Prüfergebnisse und Änderungen müssen unabhängig nachvollziehbar sein.

OER und Wikipedia

Verlässliche Ausgangsquellen und weiterführende Fachinformationen:

KMK-Rahmenlehrplan Gold- und Silberschmied, Seite 14, Lernfeld 4 – maßgebliche Kompetenzbeschreibung und Zeitrichtwert; mit dem jeweiligen Landeslehrplan abgleichen.
BIBB-Berufsprofil und Ausbildungsordnung – seit 2025 geordnetes Berufsbild mit den Fachrichtungen Goldschmieden und Silberschmieden sowie Links zur Verordnung vom 20.03.2025.
ISO 128-1:2020 – allgemeine Grundlagen technischer Zeichnungen, 2026 als aktuell bestätigt; kein frei kopierter Normtext.
DIN EN ISO 129-1:2022-02 – aktuelle Grundlagen für Maß- und Toleranzangaben, Normzugang gegebenenfalls kostenpflichtig.
DGUV Information 215-410 und DGUV-Informationen zu digitalen Lernarbeitsplätzen – Sicherheits- und Ergonomiehinweise; Ausgabestand der Information 215-410: 2019, Veröffentlichungsseite 2026 geprüft.
DSGVO, insbesondere Art. 5 und 6 – Datenminimierung und rechtmäßige Verarbeitung.
Umweltbundesamt: Gold und Recycling – Hintergrund zum Stoffkreislauf von Edelmetallen.
CAD und Technisches Zeichnen – frei zugängliche Einstiegsartikel; nicht mit verbindlichen Normen verwechseln.

Geprüfte Commons-Medien: Die folgenden Originaldateien sind auf Wikimedia Commons mit Urheber- und Lizenzangaben dokumentiert. Die Medien werden hier unverändert eingebunden.

Designerstellung CAD-Software.jpg – Stwacha; CC BY-SA 4.0; Schmuck-CAD-Visualisierung.
Orthographic.svg – BANZ111; gemeinfrei (Public Domain); orthogonale Ansichten am Geometriebeispiel.
FreeCAD PartDesign Pad.png – Ex.ungue.leonem; CC0 1.0; Extrusionsfunktion.
Solid of revolution-Cylinder.svg – أحمد ش الشيخ; CC BY-SA 3.0; Rotationsprinzip.

Geprüfte deutschsprachige Videoeinträge: Stolz3D: FreeCAD 0.19 Sketcher, Johannes Y.: 2D zu 3D extrudieren und Stolz3D: Skizze zum 3D-Modell. Die Titel, Sprachen und behandelten Schritte wurden anhand der Videoeinträge überprüft. Die Videos sind nicht als frei lizenzierte OER ausgewiesen; externe Plattformverfügbarkeit und Änderungen der Bedienoberflächen bleiben möglich. Es sind keine Sofatutor-Inhalte.

Verknüpfte Lernbereiche

Einteilige Werkstücke computergestützt entwerfen

Auftragsanalyse und Kundenkommunikation
Technisches Zeichnen und Darstellende Geometrie
Computer-aided design und Parametrische Modellierung
Goldschmied und Silberschmied
Qualitätssicherung und Messtechnik
Datenschutz und Nachhaltigkeit

Der Kurs verbindet Mathematik (Geometrie, Koordinaten, Volumen, Einheiten), Gestaltung (Proportion, Formwirkung), Informatik (Dateiformate, digitale Modelle, Versionen), Wirtschaft und Beruf (Auftragsklärung, Übergabe, Rechte), Arbeitsschutz (sichere digitale und praktische Arbeitsabläufe) und Umweltbildung (Rohstoffkreisläufe). Projekte für die Ausbildung: ein digitaler Variantenkatalog einteiliger Anhänger, ein Peer-Review-Protokoll mit künstlichen Modellfehlern oder eine übersichtliche Methodenkarte zu Extrusion, Rotation, Loft und Flächenmodellierung.