Planen und Herstellen von einfachen Modellen und Formen für Ur- und Umformbauteile - Technischer Modellbauer - LF 4

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Planen und Herstellen von einfachen Modellen und Formen für Ur- und Umformbauteile - Technischer Modellbauer - LF 4

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Einleitung

Du bearbeitest in diesem aiMOOC einen realitätsnahen, aber vollständig erfundenen Auftrag aus dem technischen Modellbau: Aus einer Bauteilanforderung entwickelst du ein einfaches Modell und eine dazu passende Form. Du planst die Fertigung, rechnest Maße und Materialmengen aus, überprüfst die Entformbarkeit, bewertest ein Probe-Ergebnis und dokumentierst es für die Auftraggebenden. Es geht um das Lernfeld 4 im 1. Ausbildungsjahr mit einem KMK-Zeitrichtwert von 80 Unterrichtsstunden.

Du lernst fachrichtungsübergreifend: Im Gießereimodellbau dient ein Modell der Herstellung einer Gussform, im Karosserie- und Produktionsmodellbau entstehen beispielsweise Urmodelle und Umformwerkzeuge, im Anschauungsmodellbau anschauliche Muster. Wir behandeln hier bewusst einfache Körper ohne Hinterschneidungen und mit ebener Teilung. Das Arbeiten mit Gefahrstoffen, rotierenden Maschinen, heißen Formen und Metallschmelzen gehört ausschließlich in den beaufsichtigten, freigegebenen Ausbildungsbetrieb. Für Übungen reichen CAD, Karton, Knetmasse und ungefährliche Simulationen.

Kundenauftrag analysieren und den Fertigungsprozess planen

Ein Modell ist noch kein fertiges Bauteil

Modell bezeichnet eine positive oder gegenständliche Vorlage, die für die Formherstellung verwendet werden kann. Eine Form besitzt die für das Urformen notwendige Negativkontur oder die Wirkfläche zum Umformen. Eine Kavität ist der formgebende Hohlraum. Ein Urformbauteil entsteht aus formlosem Stoff, etwa beim Gießen; beim Umformen wird ein vorhandener fester Körper plastisch umgestaltet, etwa ein erwärmtes Kunststoffblatt beim Thermoformen. Nicht jedes Modell wird selbst gegossen, und nicht jede Form wird mit einem Modell hergestellt.

Drei Perspektiven auf denselben Auftrag:

• Gießerei: Ein wiederverwendbares Modell erzeugt die Kontur einer verlorenen Sandform. Modellmaße hängen gegebenenfalls von Gießschwindung, Formschräge und Bearbeitungszugabe ab.
• Karosserie und Produktion: Ein formstabiler Positivkörper kann die Kontur für ein einfaches Thermoformwerkzeug vorgeben. Hier sind Entformung, Wanddickenverteilung, Oberflächengüte und Temperaturbeständigkeit wichtig.
• Anschauung: Ein Muster veranschaulicht Form und Funktion; Maßstab, Farbe, Oberfläche und Präsentation sind wichtiger als eine echte Serienfertigung.

Abbildung: Historisches Holzmodell für ein Kegelrad als Beispiel einer physischen Gießvorlage; die komplexe Geometrie ist ein Anschauungsbeispiel, nicht der einfache Übungsauftrag. Foto: Tim Sheerman-Chase, CC BY 4.0, Commons.

Auftrag klären statt sofort fertigen

Eine Anfrage muss mindestens beantworten: Welche Funktion hat das Produkt? Wie groß sind Länge, Breite und Höhe? Welcher Werkstoff und welches Folgeverfahren sind vorgesehen? Wie viele Abformungen werden benötigt? Welche Flächen werden nachbearbeitet? Welche Maß- und Oberflächenanforderungen gelten? Wie wird entformt? Wann wird geliefert? Welche Zeichnungsversion ist freigegeben? Fehlt ein Wert, ist er vor der Fertigung zu klären und nicht stillschweigend zu erfinden.

Beispiel: Der fiktive Auftrag „Quaderförmiger Gussrohling mit schrägen Seitenwänden“ verlangt ein einfaches geteiltes Modell ohne seitliche Nuten. Eine Handskizze zeigt die Trennebene. Die CAD-Skizze wird danach auf Maße, Bewegungsrichtung beim Entformen und nachfolgende Bearbeitung geprüft. Ein Auftrag für eine Schale kann alternativ als positives Modell für das Vakuumthermoformen ausgeführt werden. Für beide Wege werden Prüfmerkmale bereits vor der Fertigung festgelegt.

Arbeitsvorbereitung und digitale Daten

Eine vollständige Arbeitsvorbereitung umfasst Auftragsanalyse, Zeichnung und Stückliste, Werkstoffwahl, Verfahrensvergleich, Maßberechnung, Werkzeug- und Prüfmittelplanung, Gefährdungsbeurteilung, Arbeitsplan, Zwischenprüfungen und Übergabe. Ein CAD-Modell ist kein Ersatz für eine freigegebene technische Zeichnung, sondern ergänzt sie. Dokumentiere Einheiten, Koordinaten, Nullpunkt, Maßstab, Toleranzangaben, Revision und verantwortliche Freigabe. Nutze für Unterrichtsübungen nur fiktive Auftragskennungen und keine geschützten Betriebs- oder Personendaten.

Entscheidungshilfe: Eine sehr einfache Kontur kann von Hand aus Karton, Holz oder geeigneten Modellbauplatten entwickelt werden. Bei wiederholter Fertigung und hoher Reproduzierbarkeit kann eine rechnergestützte Konstruktion mit kontrolliertem Datenexport sinnvoll sein. Der Materialbedarf, die verfügbare Ausrüstung und der Verschnitt müssen mitberücksichtigt werden.

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Deutschsprachige Fachanimation „Fertigungstechnik – Fertigungsablauf in einer Gießerei“, oncampus GmbH, CC BY 3.0; fachliche Beschreibung und Originalvideo sind im Bildungsportal HubbS dokumentiert. Beobachtungsauftrag: Zeichnung, Modell, Form und Gussteil in die richtige Abfolge bringen.

Modellgeometrie, Teilung und Berechnungen

Formteilung, Modellteilung und Entformbarkeit

Die Formteilung ist die Grenzfläche zwischen Formhälften; bei der hier behandelten einfachen Aufgabe liegt sie in einer Ebene. Eine Modellteilung zerlegt das Modell, wenn dies zum Abformen und Entnehmen erforderlich ist. Entscheidend ist die Entformungsrichtung: Das Modell muss sich ohne seitliches Hängenbleiben aus der Form entfernen lassen. Eine Hinterschneidung blockiert diese Bewegung und ist im Grundfall zu vermeiden. Bei mehrteiligen Formen müssen Trennflächen, Ausrichtung und Markierungen eindeutig sein.

Prüfmethode: Stelle die Formhälfte in Gedanken senkrecht zur Trennebene frei. Prüfe jede Kontur von oben nach unten in der Entformungsrichtung. Verhindert ein Vorsprung das Herausziehen, muss die Geometrie oder die Teilung neu geplant werden. Komplexe Kerne und Schieber sind ein Ausblick auf spätere Lernfelder und keine verdeckte Lösung für diesen einfachen Auftrag.

Abbildung: Ober- und Unterkasten einer Sandform; sichtbar sind auch Kerne als Beispiel für anspruchsvollere Konstruktionen. Foto: Glenn McKechnie, CC BY-SA 2.0, Commons. Für Lernfeld 4 zunächst nur die ebene Formteilung untersuchen.

Formschräge mit Winkelfunktionen

Eine Formschräge ist eine geringe Neigung einer Seitenfläche in Entformungsrichtung. Sie erleichtert das Herausziehen, vermeidet Abrisse an der Formwand und ist bei Thermoformteilen ebenso für das Ablösen bedeutsam. Den notwendigen Winkel bestimmen Werkstoff, Formverfahren, Oberflächengüte und die Vorgaben des Folgeprozesses; es gibt keinen allgemeinen Einheitswinkel für alle Modelle.

Beispielrechnung: Die Höhe einer Seitenwand beträgt h = 20,0 mm, der für dieses Übungsmodell vorgegebene Winkel beträgt α = 2,0°. Die seitliche Maßänderung einer Wand ist Δx = h · tan(α) = 20,0 mm · tan(2,0°) ≈ 0,70 mm. Bei zwei symmetrischen Seiten beträgt die Differenz der Gesamtbreite zwischen den betrachteten Ebenen etwa 1,40 mm. Die größere Querschnittsfläche muss so liegen, dass die vorgegebene Entformungsbewegung möglich ist. Typischer Fehler: 0,70 mm als gesamte Maßänderung beider Seiten einzutragen oder die Schräge in die falsche Richtung zu legen.

Schwindmaß und Bearbeitungszugabe korrekt trennen

Schwindung beschreibt hier eine Längenabnahme des Materials während Abkühlung oder Aushärtung; das maßgebliche Schwindmaß ist werkstoff- und prozessabhängig. Eine Bearbeitungszugabe ist zusätzliches Material, das später beispielsweise abgefräst wird. Sie ist keine Maßtoleranz. Die zulässige Abweichung steht gesondert im Auftrag. Prozentangaben zur Schwindung müssen immer mit ihrer definierten Bezugsgröße verbunden sein.

Rechnung mit ausdrücklich angenommenen Übungsdaten: Eine nachbearbeitete Länge soll 80,00 mm betragen. An beiden Stirnseiten werden je 1,00 mm Material vorgesehen. Das gewünschte Rohgussmaß ist daher 80,00 + 2 · 1,00 = 82,00 mm. Für dieses Beispiel gibt der fiktive Auftrag eine lineare Schwindung s = 1,2 % bezogen auf die Form- beziehungsweise Modelllänge an. Daher: Modelllänge L = 82,00 mm / (1 - 0,012) = 83,00 mm (gerundet). Kontrolle: 83,00 · 0,988 ≈ 82,00 mm. Die verbreitete Näherung L = 82,00 · 1,012 = 82,984 mm ergibt eine kleine Abweichung; welche Rechenkonvention gilt, muss im Auftrag eindeutig sein. 1,2 % ist hier nur eine Rechenannahme und kein pauschaler Werkstoffwert.

Für ein Rohguss-Breitenmaß von 52,00 mm folgt bei derselben Annahme B = 52,00 / 0,988 ≈ 52,63 mm. Formschrägen sind bei der Geometrie zusätzlich zu kennzeichnen, statt sie unbemerkt im Nennmaß zu verstecken. Die aktuelle DIN EN ISO 8062-3:2023-05 behandelt allgemeine Gussstücktoleranzen und Bearbeitungszugaben; verbindliche Werte ergeben sich nur aus den tatsächlich vereinbarten und gültigen Unterlagen, nicht aus dieser Übungsrechnung.

Werkstoffe, Formen und Herstellungsverfahren

Werkstoff- und Verfahrensauswahl

Für einfache Modelle kommen je nach Aufgabe Holzwerkstoffe, spezielle Modellbauplatten, geeignete Kunststoffe und herstellbare Musterkörper infrage. Eine spanende Herstellung entfernt Material durch Sägen, Fräsen oder Schleifen; bei einer urformenden Herstellung entsteht ein Körper aus formlosem Ausgangsstoff. Ein Modell kann beispielsweise spanend vorgefertigt und anschließend abgeformt werden. Berücksichtige Verzug, Feuchte, Oberflächenhärte, Abformzahlen, Nacharbeit, Reparierbarkeit und Abfälle.

Duroplaste sind nach der Aushärtung dauerhaft vernetzte Kunststoffe, die nicht wie Thermoplaste erneut schmelzbar sind. Elastomere können sich elastisch verformen und in geeigneten Anwendungen flexible Negativformen bilden. Die Unterscheidung ist wichtig: Eine elastische Silikonform eignet sich bei passenden Freigaben für komplexere Entformungen; ein formstabiler duroplastischer Einsatz kann für andere Aufgaben sinnvoll sein. Nicht jeder Werkstoff ist für beliebige Temperaturen, Harze oder Kontaktstoffe geeignet.

Abbildung: Flexible Silikon-Negativform mit entformtem Beispielteil. Foto: Pfehrman, CC BY-SA 3.0, Commons. Das Bild erklärt das Prinzip und ist keine Aufforderung zum eigenständigen Harzgießen.

Vollguss, Hinterfüllguss und Oberflächenguss

Beim Vollguss besteht das Bauteil überwiegend vollständig aus der ausgehärteten Gießmasse. Beim Hinterfüllguss trägt eine rückseitige Füllung oder ein Stützkörper die vorgegebene formgebende Schicht; das spart bei geeigneter Konstruktion teures Oberflächenmaterial. Beim Oberflächenguss wird zunächst eine definierte Funktions- oder Deckschicht an der Formoberfläche erzeugt, bevor gegebenenfalls weitere Materialschichten oder eine Hinterfüllung folgen. Die genaue Benennung kann zwischen Herstellern und Verfahren abweichen: Immer das konkrete Produktdatenblatt prüfen.

Verfahrensvergleich: Für einen kleinen, massiven Modellkörper kann Vollguss einfach sein, jedoch Material und Reaktionswärme erhöhen. Für ein größeres, tragendes Modell mit hochwertiger Oberfläche kann eine Hinterfülllösung wirtschaftlicher sein, erfordert aber einen sicheren Verbund. Eine elastomere Negativform erleichtert das Entformen, wenn die Form ausreichend abgestützt ist. Blasen, unsaubere Trennflächen, falsche Verarbeitungstemperaturen und unvollständiges Aushärten verschlechtern Kontur und Oberfläche.

Mischungsverhältnisse und Materialbedarf

Ein vom Hersteller vorgegebenes Verhältnis 100 : 10 nach Masse heißt: auf 100 g der Komponente A kommen 10 g der Komponente B. Bei einer fiktiven Gesamtmasse von 220 g ist A = 220 · 100 / 110 = 200 g und B = 220 · 10 / 110 = 20 g. Bei 100 : 10 nach Volumen wäre diese Rechnung in Gramm ohne Kenntnis der Dichten nicht zulässig. Für die Mengenkalkulation kann man Volumen aus der CAD-Geometrie bestimmen und über die vom Hersteller angegebene Dichte in Masse umrechnen.

Beispiel eines theoretischen Materialbudgets: Eine einfache Kavität mit angenommenen 200 cm³ Füllvolumen und einer beispielhaften Dichte von 1,00 g/cm³ benötigt rechnerisch 200 g. Ein projektbezogener Zuschlag für Restmengen und Überlauf von 10 % ergibt 220 g. Bei einem nur hypothetischen Massenverhältnis von 100 : 10 entspricht das 200 g A plus 20 g B. Weder das Verhältnis noch die Dichte noch der Zuschlag dürfen auf ein echtes Produkt übertragen werden. Zum ungefährlichen Üben genügen Wasser in einem verschlossenen Messbecher als Rechenmodell oder eine digitale Mischsimulation; echte reaktive Gießharze niemals ohne produktbezogene Freigabe und fachkundige Aufsicht handhaben.

Modelle für das Vakuumthermoformen

Beim Vakuumformen wird ein geeigneter Thermoplast erwärmt und durch Unterdruck an ein Formwerkzeug angelegt. Das positive Modell muss genügend Schräge besitzen; zusätzlich beeinflussen Werkzeugoberfläche, Entlüftung, Materialstärke und Abkühlung das fertige Teil. Für die schulische Planung kann eine Form aus Karton als reines Geometriemodell dienen; das tatsächliche Erwärmen und die Maschinenbedienung erfolgen nur in dafür ausgestatteten Werkstätten.

Animation: Prinzip des Vakuumformens. Colagor, Public Domain, Commons. Untersuche die Bewegungsrichtung und die Stellen, an denen eine Hinterschneidung das Entformen verhindern würde.

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Deutschsprachige Animation „Fertigungstechnik – Spritzgießen“, oncampus GmbH, CC BY 3.0, nachgewiesen bei HubbS. Vergleiche: Spritzgießen ist Urformen mit einer gefüllten Werkzeugkavität; Thermoformen verformt eine bereits vorhandene Platte.

Durchgeführter Musterauftrag: ein einfaches Gießereimodell

Auftrag, Ergebnis und Rechenteil

Fiktiver Kundenauftrag M-04: Plane ein einfaches, massives, rechteckiges Gießereimodell für einen Rohling. Das fertige Werkstück soll nach allseitig festgelegter Nachbearbeitung auf zwei gegenüberliegenden Stirnflächen 80,00 mm lang und auf zwei Seitenflächen 50,00 mm breit sein. Die Sollhöhe des Rohgusses liegt bei 20,00 mm; an der Höhe ist in dieser Übung keine Nachbearbeitungszugabe vorgesehen. Die Teilung ist eben, seitliche Hinterschneidungen sind ausgeschlossen, ein Kern wird nicht benötigt. An den beiden Längen- und Breitenflächen sind jeweils 1,00 mm Bearbeitungszugabe je Seite vorzusehen. Der nur für diese Aufgabe angenommene lineare Schwindfaktor beträgt 1,2 % bezogen auf die Modellabmessung. Die Formschräge beträgt nach Übungsvorgabe 2,0°, symmetrisch zu zwei senkrechten Seitenrichtungen.

Rechenergebnisse:

• Rohguss-Grundmaße: Länge = 80,00 + 2,00 = 82,00 mm; Breite = 50,00 + 2,00 = 52,00 mm; Höhe = 20,00 mm.
• Modell-Grundmaße ohne lokale Formschräge: Länge = 82,00 / 0,988 = 83,00 mm; Breite = 52,00 / 0,988 = 52,63 mm; Höhe = 20,00 / 0,988 = 20,24 mm.
• Pro Seitenwand beträgt die geometrische Abweichung über die Modellhöhe näherungsweise 20,24 · tan(2,0°) = 0,71 mm. Bei zwei symmetrischen Wänden beträgt die Gesamtdifferenz zwischen den beiden Höhenebenen somit 1,41 mm (gerundet). Lege in der Skizze die Bezugsebene und den größeren Querschnitt ausdrücklich fest.
• Alle Zahlen sind Auftragsannahmen, nicht allgemein gültige Schwind- oder Normtabellen. Endgültige Konturen, Oberflächen und Toleranzen müssen für das konkrete Material und Gießverfahren vereinbart werden.

Prüfbares digitales Arbeitsergebnis: Eine beschriftete Dreitafel-Skizze und ein parametrisches CAD-Modell zeigen einteilige positive Modellkontur, ebene Trennebene, Entformungspfeil und zwei modellierte Formschrägen. Eine Stückliste weist Rohling, Hilfsstoffe und Prüfmittel aus. Eine zweite Zeichnung kennzeichnet klar den Unterschied zwischen Fertigmaß, Rohgussmaß und Modellmaß. Für einen risikofreien Nachweis werden die Maße im CAD gemessen und das Abheben einer aus Karton hergestellten Negativschablone ohne Klemmen demonstriert. Eine reale Metallgussprobe ist nicht erforderlich.

Arbeitsplan mit Prüfpunkten

Schritt	Tätigkeit	Prüfbarer Zwischenstand
Auftrag	Fiktive Zeichnung auswerten; Material, Stückzahl, Toleranzen und fehlende Angaben klären	Freigegebenes Anforderungsblatt M-04
Geometrie	Formteilung und Entformungsrichtung wählen, Hinterschneidungen ausschließen	Handskizze mit Entformungspfeil
Berechnung	Zugaben, Schwindung und Formschräge nachvollziehbar rechnen	Rechenblatt mit Einheiten und Kontrollrechnung
Konstruktion	CAD-Positivmodell und Negativschablone mit Versionsbezeichnung erstellen	Bemaßte Ansicht und Maßliste
Werkstoff und Sicherheit	Ungefährliche Übungsmaterialien festlegen; Maschinen- und Gefahrstoffschritte ausschließen	Materialliste und schriftlicher Freigabestatus
Herstellung	Schablone aus Karton oder Knetmasse anfertigen; echtes Modell nur unter Werkstattaufsicht	Formschlüssige, unbeschädigte Übungsschablone
Prüfung	Maße an CAD und Schablone, Trennfläche und Oberflächenzustand prüfen	Ausgefülltes Mess- und Beobachtungsblatt
Übergabe	Abweichungen bewerten; Konstruktion begründet nachbessern; Ergebnis vorstellen	Dokumentation und verständliche Kurzpräsentation

Muster-Messprotokoll und Fehlerdiagnose

Prüfmerkmal	Vorgabe für das Übungsmodell	Beispiel-Messwert	Bewertung
Modelllänge an der definierten Bezugsebene	83,00 mm mit Übungsprüfbereich ± 0,20 mm	83,02 mm	Innerhalb des Übungsprüfbereichs
Modellbreite an der definierten Bezugsebene	52,63 mm mit Übungsprüfbereich ± 0,20 mm	52,60 mm	Innerhalb des Übungsprüfbereichs
Höhe	20,24 mm mit Übungsprüfbereich ± 0,20 mm	20,22 mm	Innerhalb des Übungsprüfbereichs
Formschräge	2,0° mit Übungsprüfbereich ± 0,5°	2,1° im CAD	Innerhalb des Übungsprüfbereichs
Entformbarkeit	Kein Hinterschnitt; störungsfreies Abziehen der Schablone	Schablone lässt sich gerade abnehmen	Funktion erfüllt
Oberfläche und Dokumentation	Keine für die Funktion relevanten Beschädigungen; Maß- und Versionsangaben vollständig	Kante beschädigt, Zeichnungsstand korrekt	Nacharbeit vor Freigabe

Fehleranalyse: Ein Modell kann maßhaltig und trotzdem ungeeignet sein, wenn ein Grat die Form beschädigt, eine Wand entgegen der Entformungsrichtung geneigt ist oder die Oberfläche sich ungewollt in der Form abbildet. Der obige Beispielauftrag wäre wegen der Kantenbeschädigung noch nicht endgültig freizugeben. Nacharbeit dokumentieren und erneut prüfen. Messwerte, Toleranzen und Bewertungen sind ausschließlich erfundene Lernwerte.

Bewertungsraster für den Praxisauftrag

Bewerte fünf Kriterien mit jeweils 0 bis 4 Punkten (maximal 20 Punkte). 4 Punkte bedeuten vollständig, sachlich richtig und nachvollziehbar; 2 Punkte bedeuten teilweise erfüllt mit korrigierbaren Lücken; 0 Punkte bedeuten fehlend oder fachlich unbrauchbar. 1 oder 3 Punkte werden als begründete Zwischenstufen vergeben.

Kriterium	4 Punkte	2 Punkte	0 Punkte
Auftragsanalyse	Alle Anforderungen und Rückfragen vollständig	Einzelne Angaben fehlen	Anforderungen nicht erkannt
Rechenwege und Zeichnung	Einheiten, Bezug, Zugaben, Schwindung und Schräge richtig und prüfbar	Kleinere Rechen- oder Zeichnungsfehler	Ergebnis nicht nachvollziehbar
Arbeitsplan und Sicherheit	Reihenfolge, Prüfungen und sichere Alternativen stimmig	Sicherheits- oder Prüfschritte lückenhaft	Ungeeignete oder gefährliche Planung
Modell- und Entformungsfunktion	Formteilung, Geometrie und digitale Entformungsprüfung funktionieren	Funktion nur nach Korrektur	Nicht entformbar
Qualität und Übergabe	Messprotokoll, Abweichungsanalyse und Präsentation vollständig	Dokumentation teilweise lückenhaft	Kein belastbarer Nachweis

Beispielbewertung: 4 + 3 + 4 + 2 + 3 = 16 von 20 Punkten. Diese Lernbewertung ist kein kammerrechtlicher Prüfungsschlüssel. Die endgültigen Anforderungen richten sich nach dem betrieblichen Ausbildungsplan, den Vorgaben der zuständigen Kammer und dem Landeslehrplan.

Sichere, nachhaltige und dokumentierte Umsetzung

Arbeitsschutz und Gefahrstoffe

Vor jeder praktischen Tätigkeit sind die betriebliche Gefährdungsbeurteilung, Unterweisung, Betriebsanweisung, aktuelle Herstellerangaben und das Sicherheitsdatenblatt maßgebend. Das DGUV-Informationsheft 209-082, Ausgabe 2024 behandelt speziell Gefahrstoffe des Modell- und Formenbaus. Die DGUV Information 213-116, Ausgabe Oktober 2024 erläutert Risiken und Schutzmaßnahmen bei Epoxidharzen. Die DGUV Information 209-205, Ausgabe November 2025 behandelt die Absaugung von Holzstaub.

Schutzprinzip in der Reihenfolge STOP: Zuerst gefährliche Stoffe oder Verfahren durch weniger gefährliche ersetzen (Substitution), dann technische Maßnahmen wie wirksame Absaugung, anschließend Organisation, Unterweisung und schließlich geeignete persönliche Schutzausrüstung. Handschuhe, Atemschutz, Lüftung, Umgang mit Restmengen und Erste Hilfe dürfen nicht aus pauschalen Internetanleitungen gewählt werden; ausschlaggebend sind die betriebliche Gefährdungsbeurteilung, das konkrete Produkt und die fachkundige Aufsicht. Reaktive Harze können sensibilisieren; bei bestimmten diisocyanathaltigen Produkten gelten zusätzliche Schulungsanforderungen. Eine Schutzbrille ersetzt keine Absaugung. Metallschmelzen, Öfen, CNC, Stäube und ungeprüfte Chemikalien sind keine Selbstlernversuche.

Sichere Alternative: Plane den gesamten Vorgang digital, drucke Papier-Schablonen, fertige eine einfache Knetmasse-Kontur und vergleiche die Maße. Bei einer Materialsimulation können neutrale Rechenwerte eingesetzt werden; das reale Mischen wird ausdrücklich nicht durchgeführt.

Nachhaltigkeit, Qualität und Digitalisierung

Ein gutes Modell reduziert Fehlgüsse, Ausschuss, Nacharbeit und unnötige Transporte. Vermeide Materialüberdimensionierung, plane den Verschnitt, verwende wiederverwendbare Schablonen und trenne Abfälle nach den örtlich verbindlichen Entsorgungsregeln. Nicht ausgehärtete Harzreste und kontaminierte Gebinde gehören nicht in den Ausguss; die Entsorgung ergibt sich aus Einstufung, Sicherheitsdatenblatt und betrieblichem Abfallkonzept. Formen- und Modellplatten möglichst reparieren statt voreilig ersetzen, sofern Qualität und Sicherheit erhalten bleiben.

CAD erleichtert Variantenvergleiche, Formschrägenprüfung, Volumenberechnung, Versionsvergleich und Dokumentation. Prüfe jedoch die Modellierannahmen und miss kritische Maße am physischen Prüfstück nach. Speichere Dateien mit sprechendem, aber anonymem Projektnamen (z. B. M-04_V2), vermeide personenbezogene Kundendaten und veröffentliche keine vertraulichen Zeichnungen oder Betriebsfotos ohne Freigabe. Digitale Arbeitsmittel unterstützen fachliches Urteil, ersetzen es nicht.

Kundenorientiert prüfen und präsentieren

Führe ein verständliches Übergabegespräch: Was war das Ziel? Welche Werkstoffe und Verfahren wurden warum gewählt? Welche Maße und Prüfergebnisse liegen vor? Welche Abweichungen gibt es? Welche Korrekturen und Freigaben sind noch nötig? Verwende verständliche Fachsprache, erkläre Maßeinheiten und berücksichtige bei internationalen Gesprächspartnern unterschiedliche Vorkenntnisse und sprachliche Bedürfnisse. Ein Fehler wird offen benannt, nicht versteckt.

Rechtlicher und schulischer Stand (Oktober 2026): Das BIBB-Berufsprofil zur geltenden Ausbildung weist auf eine Neuordnung zum 1. August 2027 hin. Dieser Kurs orientiert sich ausdrücklich am KMK-Lernfeld 4 des Rahmenlehrplans von 2009, Seite 13 der PDF, und ersetzt weder die künftig geltenden Ordnungsmittel noch den verbindlichen Landeslehrplan, die betriebliche Ausbildungsplanung oder Anforderungen der zuständigen Handwerkskammer beziehungsweise IHK. Er vermittelt keine amtliche Anerkennung und keine Zulassung zu einer Prüfung.

Interaktive Aufgaben

Multiple-Choice-Quiz

Welche Geometrie passt zum grundlegenden Auftrag dieses Lernfeldes? (Einfache Geometrie ohne Hinterschneidungen mit ebener Teilung) (!Bauteil mit mehreren verdeckten Hinterschneidungen) (!Komplexe Form mit frei geformter unebener Teilung) (!Verfahren ohne festgelegte Entformungsrichtung)

Welche Aufgabe hat eine Formschräge? (Sie erleichtert das Entformen entlang der vorgesehenen Richtung) (!Sie ersetzt jede Bearbeitungszugabe) (!Sie legt den Werkstoffschwund einheitlich fest) (!Sie sorgt automatisch für eine glatte Oberfläche)

Welche Information ist vor der Fertigung zuerst zu klären? (Die aktuelle freigegebene Zeichnung mit den Funktionsmaßen) (!Die Lieblingsfarbe der Maschinenbedienung) (!Die Schriftart der Lieferantenwebsite) (!Die Zahl der gespeicherten Fotos)

Wie groß ist bei 80 mm Fertigmaß und je 1 mm Bearbeitungszugabe an beiden Stirnseiten das Rohgussmaß? (82 mm) (!80 mm) (!81 mm) (!84 mm)

Welches Modellmaß ergibt sich bei 82 mm Rohgusslänge und 1,2 Prozent Schwindung bezogen auf die Modelllänge ungefähr? (83,00 mm) (!80,98 mm) (!82,12 mm) (!98,80 mm)

Welcher Zusammenhang liefert die seitliche Änderung einer geneigten Wand? (Höhe mal Tangens des Neigungswinkels) (!Höhe geteilt durch die Materialdichte) (!Volumen mal Schwindfaktor ohne Längenbezug) (!Breite plus Härtewert)

Was bedeutet ein Mischungsverhältnis von 100 zu 10 nach Masse? (Auf 100 Gramm der ersten Komponente kommen 10 Gramm der zweiten) (!Auf 100 Milliliter der ersten Komponente kommen immer 10 Gramm der zweiten) (!Die beiden Komponenten werden in gleichen Massen eingesetzt) (!Ein beliebiger Härter darf mit jedem Harz vermischt werden)

Wodurch unterscheidet sich eine elastomere Form von einer starren duroplastischen Form? (Sie kann sich im vorgesehenen Bereich elastisch verformen) (!Sie kann grundsätzlich jede Temperatur ertragen) (!Sie braucht niemals eine Abstützung) (!Sie schließt Gesundheitsgefahren vollständig aus)

Was ist bei fehlendem aktuellen Sicherheitsdatenblatt für ein reaktives Gießharz richtig? (Die praktische Tätigkeit nicht beginnen und die nötigen Informationen einholen) (!Das Harz versuchsweise mit einem anderen Härter mischen) (!Das Mischungsverhältnis aus ähnlichen Produkten übernehmen) (!Ohne Unterweisung nur eine kleine Menge testen)

Wann ist der Musterauftrag fachlich abgeschlossen? (Wenn Funktion und Qualität geprüft sowie Abweichungen und Freigaben dokumentiert sind) (!Sobald eine CAD-Datei einen plausiblen Namen trägt) (!Wenn die Oberfläche auf einem Foto gut aussieht) (!Sobald das erste geometrische Maß ungefähr stimmt)

Memory

Ordne die beruflichen Fachbegriffe den passenden Beschreibungen zu. Kontrolliere die Zuordnung über den Lernstoff und begründe sie in eigenen Worten.

Formteilung	Grenzebene zwischen zwei Formhälften
Modellteilung	Geplante Trennung der Modellvorlage in Bauteile
Kavität	Formgebender Hohlraum
Bearbeitungszugabe	Zusätzliches Material für späteres Abtragen
Schwindmaß	Prozessabhängige relative Maßabnahme
Elastomer	Elastisch verformbarer vernetzter Kunststoff

Drag-and-Drop

Ordne jedem Planungsdokument die beruflich zutreffende Funktion zu.

Begriff	Passende Aufgabe
Auftragsblatt	Kundenanforderungen und offene Rückfragen festhalten
Modellzeichnung	Modellkontur mit Bezugsebenen bemaßen
Arbeitsplan	Fertigungsschritte und Prüfzeitpunkte festlegen
Sicherheitsdatenblatt	Produktbezogene Stoffgefahren und Maßnahmen erschließen
Prüfprotokoll	Sollwerte und Istwerte für die Übergabe vergleichen

Kreuzworträtsel

Trage jeweils einen Fachbegriff ohne Leerzeichen ein.

Modell	Positive Vorlage für die Herstellung einer Form
Kavität	Hohlraum einer Form zur Bauteilherstellung
Teilung	Trennverlauf einer geteilten Form
Elastomer	Werkstoffgruppe für verformbare Negativformen
Schwindung	Prozessbedingte Verringerung einer Abmessung
Entformen	Vorgang des Herauslösens aus der Form

LearningApps

Finde zusätzliche passende Zuordnungsübungen über die LearningApps-Suche. Die Suchtreffer sind Angebote Dritter und keine vorab überprüften Pflichtlösungen.

Lückentext

Ergänze jeweils einen passenden Fachbegriff. Lies davor die Kapitel zu Auftrag, Geometrie, Werkstoffen und Prüfung.

Vervollständige die fachlichen Aussagen.

Die positive Vorlage für die Abformung heißt .

Die Grenzfläche zwischen zwei Formhälften heißt .

Ein seitlicher Vorsprung kann eine erzeugen.

Zur leichteren Entnahme dienen ausreichend bemessene .

Zusätzliches Material für nachfolgendes Fräsen ist die .

Die relative Maßabnahme eines Bauteils wird als bezeichnet.

Für eine einfache dreidimensionale Konstruktion kann verwendet werden.

Der formgebende Hohlraum eines Werkzeugs heißt .

Vor dem Einsatz eines reaktiven Harzes ist das aktuelle zu prüfen.

Ein schriftlicher Soll-Ist-Vergleich steht im .

Offene Aufgaben

Bearbeite die Aufgaben selbstständig auf Papier oder digital. Für alle praktischen Modelle gelten freigegebene sichere Übungsmaterialien; für Maschinen, reaktive Harze und heiße Werkstoffe gilt die betriebliche Aufsicht.

Leicht

1. Berufsbeispiele: Ordne drei erfundene Produkte den Bereichen Gießerei, Karosserie und Anschauung zu und begründe deine Wahl.
2. Skizze: Zeichne einen einfachen Quader mit ebener Trennebene, bezeichne das Modell und markiere die Entformungsrichtung.
3. Geometriecheck: Kennzeichne an zwei Kartonskizzen, welche Wandneigung die Entnahme erleichtert und welche sie verhindert.
4. Sicherheitskarte: Erstelle eine Karte mit fünf Punkten, die vor einer praktischen Formenbauarbeit geklärt sein müssen.

Standard

1. Maßberechnung: Bestimme Modellmaße für 75 mm Fertiglänge mit 1 mm Zugabe je Stirnseite und 1 Prozent hypothetischer linearer Schwindung.
2. Neigungsrechnung: Berechne die seitliche Änderung einer 25 mm hohen Wand bei einem vorgegebenen Winkel von 3 Grad und kontrolliere die Größe in CAD.
3. Digitale Konstruktion: Erzeuge ein einfaches Positivmodell mit ebener Teilung, speichere zwei Varianten und erläutere den Unterschied.
4. Materialplanung: Vergleiche Vollguss und Hinterfüllguss für ein fiktives großes Modell nach Materialeinsatz, Risiko und Reparierbarkeit.

Schwer

1. Vollständiger Kundenauftrag: Bearbeite den Musterauftrag M-04 mit eigenem Arbeitsplan, CAD-Ansichten, Rechenblatt, Prüfprotokoll und Korrekturvorschlag.
2. Fehlerdiagnose: Simuliere drei Fehlerquellen wie falsche Teilung, fehlerhaften Schwindfaktor oder Grat; zeige jeweils die Wirkung und eine Abhilfe.
3. Sicherheitsentscheidung: Vergleiche ein hypothetisches reaktives Harzverfahren mit einer reinen Karton-CAD-Simulation und argumentiere anhand des STOP-Prinzips.
4. Präsentation: Entwickle ein dreiminütiges, fachlich korrektes Übergabegespräch für einen erfundenen Kunden mit nachvollziehbaren Bildern und Qualitätsnachweisen.

Lernkontrolle

1. Auftragsanalyse: Du erhältst eine Zeichnung ohne Angabe der Entformungsrichtung. Erläutere, welche Informationen fehlen, welche Rückfragen nötig sind und warum keine Fertigungsfreigabe vorliegt.
2. Berechnung und Begründung: Rechne das Modellmaß bei 90 mm Rohgussmaß und hypothetisch 1,5 Prozent linearer Schwindung aus; erkläre, warum ein allgemeiner Prozentwert unzulässig wäre.
3. Geometrische Prüfung: Berechne den seitlichen Versatz einer 30 mm hohen Wand bei 2 Grad, skizziere zwei Entformungsrichtungen und entscheide begründet.
4. Verfahrenswahl: Vergleiche eine starre Kunststoffform, ein elastomeres Negativ und ein Kartonmodell für zwei Anwendungsfälle hinsichtlich Funktion, Sicherheit, Kosten und Nachhaltigkeit.
5. Sicheres Handeln: Ein nicht beschriftetes Zweikomponentensystem wird angeboten. Erläutere das fachgerechte Vorgehen, notwendige Informationen und eine sichere Alternative.
6. Entscheidungsprotokoll: Ein Modell erfüllt drei Maße, weist aber eine sichtbare, formwirksame Beschädigung auf. Dokumentiere, ob du freigibst, nacharbeitest oder neu fertigst und wie du das begründest.

Lernnachweis

Abzugeben ist eine vollständige, anonymisierte Projektmappe zum Musterauftrag M-04:

1. Fachwissen: Begriffsblatt zu Modell, Form, Teilung, Hinterschneidung, Schwindung, Formschräge, Zugabe und Werkstoffgruppen.
2. Planung: Auftragsanalyse mit Rückfragen, Verfahrensentscheidung, Material- und Werkzeugübersicht, Arbeitsplan und Gefährdungsbetrachtung.
3. Rechnen und Konstruieren: Handskizze, CAD-Ansichten, dokumentierte Rechenwege mit Einheiten, festgelegter Bezugsfläche und digitalem Entformungsnachweis.
4. Produkt: Sichere Karton- oder Knetmasse-Schablone oder gleichwertiges digitales Modell; bei betrieblicher Freigabe ein geeignetes physisches Modell mit Prüfmerkmalen.
5. Prüfen und Verbessern: Soll-Ist-Protokoll zu mindestens vier Merkmalen, dokumentierte Abweichungen, begründete Maßnahmen und erneute Kontrolle nach einer Korrektur.
6. Transfer und Kommunikation: Kurze Präsentation für einen fiktiven Kunden, Vergleich von Ur- und Umformen sowie Reflexion über Materialverbrauch, Datenschutz und Arbeitsschutz.

Bewertung: Nutze das 20-Punkte-Raster aus Kapitel 4 und kennzeichne alle externen Quellen. Rückmeldung erfolgt anhand der Rechenwege, der sicheren Verfahren, der Entformbarkeit, der Qualität der Nachweise und der begründeten Entscheidung – nicht nur nach dem äußeren Eindruck des Modells.

OER und Wikipedia

Verlässliche fachliche Ausgangsquellen und Rechtsstand:

• KMK: Rahmenlehrplan Technischer Modellbauer/Technische Modellbauerin, 23.04.2009, PDF-Seite 13, Lernfeld 4. Für Unterrichtsplanung die landesspezifische Umsetzung prüfen.
• BIBB: derzeit geltender Ausbildungsberuf und Rechtsgrundlagen, einschließlich Hinweis auf die Neuordnung ab 01.08.2027. BIBB: neu geordneter Beruf ab 2027.
• Sächsisches Schulportal: beispielhafte Lernsituationen zu Lernfeld 4. Die Beispiele sind Anregungen, kein bundesweit verbindlicher Landeslehrplan.
• DIN EN ISO 8062-3:2023-05: Gussstücktoleranzen und Bearbeitungszugaben; Normvolltext ist urheberrechtlich geschützt und wird hier nicht kopiert.
• DGUV Information 209-082 (02/2024): Gefahrstoffe im Modell- und Formenbau; DGUV Information 213-116 (10/2024); DGUV Information 209-205 (11/2025): Holzstaubabsaugung.
• Sandguss: Material-Archiv des Gewerbemuseums Winterthur, erklärende Bilder und Prozessinformationen.
• Formenbau, Sandformverfahren und Thermoformen in Wikipedia als offene Ergänzungen; die dortigen Aussagen kritisch mit Fachquellen abgleichen.

Nachweise zu den eingebundenen Bildern und zur Animation:

Deutschsprachige Fachvideos und Rechtebelege:

• Fertigungstechnik – Fertigungsablauf in einer Gießerei, oncampus GmbH, CC BY 3.0, YouTube-Originalkennung BXJBAJuE8Ck; Bildungsverzeichnis HubbS bestätigt Titel, Autor, Sprache, Lizenz und Originaladresse.
• Fertigungstechnik – Spritzgießen, oncampus GmbH, CC BY 3.0, YouTube-Originalkennung ABWJrh1OvBo; ebenfalls mit Medienbeschreibung und Rechteangabe bei HubbS.
• CC BY 3.0: Lizenztext für die beiden auf HubbS dokumentierten Videos. Die Verfügbarkeit externer YouTube-Einbettungen kann sich ändern; das Bildungsportal bietet eine eigenständige Medienansicht.

Wikipedia zum Weiterlesen:

Die Materialien dienen der offenen Bildung; Fotos und Animationen müssen bei Weiterverwendung mit den jeweils angegebenen Namens- und gegebenenfalls Weitergabebedingungen versehen werden. Dieser aiMOOC enthält keine fremden Normvolltexte, vertraulichen Zeichnungen, echten Auftragsdaten oder personenbezogenen Lernendendaten.

Verknüpfte Lernbereiche

Planung, Herstellung und Prüfung im Modellbau Urformen und Sandformverfahren Umformen und Thermoformen Formenbau und Formschräge Technische Zeichnung und CAD Trigonometrie und Schwindung Kunststoff und Elastomer Gefährdungsbeurteilung und Arbeitsschutz Qualitätssicherung und Nachhaltigkeit

Verknüpfe die Lernfelder zur Zerspanung, Auswahl von Urformverfahren und Auswahl von Umformverfahren mit der konkreten Planung aus Lernfeld 4. In Mathematik übst du Prozentrechnung, Verhältnisrechnung, Volumen und Winkelfunktionen; in Informatik CAD und Versionierung; in Wirtschafts- und Sozialkunde Auftragskommunikation, Umweltschutz und sicheren Umgang mit technischen Informationen.

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