Modelle und Formen planen, herstellen, instandsetzen und ändern - Technischer Modellbauer - LF 7

aiMOOC

Modelle und Formen planen, herstellen, instandsetzen und ändern - Technischer Modellbauer - LF 7

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Einleitung

Ein Gießereimodell, ein Formwerkzeug oder eine Modelleinrichtung muss mehr leisten, als die Gestalt eines Bauteils wiederzugeben: Es muss herstellbar, entformbar, funktionsfähig, prüfbar und bei Bedarf reparierbar oder änderbar sein. In diesem aiMOOC bearbeitest du einen zusammenhängenden, frei erfundenen Kundenauftrag vom ersten Zeichnungscheck bis zum dokumentierten Prüfergebnis. Der Schwerpunkt liegt auf Modellbau, Formenbau und Sandformverfahren mit Hinterschneidungen, unebenen Teilungen, Losteilen und Schiebern. Die Prinzipien überträgst du auf Urform- und Umformwerkzeuge.

Lernziel: Du analysierst technische Unterlagen, erkennst Entformungsprobleme, vergleichst Lösungen technisch und wirtschaftlich, erstellst einen CAD-gestützten Modell- und Formplan sowie einen Arbeitsplan, wählst Verfahren und Werkstoffe, beurteilst Schäden und Änderungswünsche und prüfst das Ergebnis an einem simulierten oder beaufsichtigt erzeugten Ur- beziehungsweise Umformteil. Du belegst deine Entscheidungen mit Zeichnungen, Berechnungen, Prüfprotokoll und Reflexion.

Curriculare Einordnung: Technischer Modellbauer im zweiten Ausbildungsjahr; KMK-Lernfeld 7, Zeitrichtwert 60 Stunden (KMK-Rahmenlehrplan vom 23.04.2009, Druckseite 16). Die Lernfelder 1 bis 10 vermitteln gemeinsame Grundlagen für die damaligen drei Fachrichtungen. Die im Oktober 2026 noch geltende Ausbildungsordnung wird laut BIBB am 01.08.2027 durch eine neu geordnete Ausbildung abgelöst. Der Kurs ist kein amtlicher Lehrplanersatz und keine Prüfungszulassung. Prüfe stets den für deinen Ausbildungsbeginn geltenden betrieblichen Ausbildungsplan, den Landeslehrplan sowie die Vorgaben der zuständigen Handwerkskammer oder Industrie- und Handelskammer.

Sicherheit: Schmelzmetall, Werkzeugmaschinen, Epoxid- und Polyurethansysteme sowie staub- und emissionsintensive Prozesse dürfen nur von befugten und unterwiesenen Personen an freigegebenen Arbeitsplätzen mit erforderlicher Aufsicht bearbeitet werden. Für alle Lernaufgaben reichen CAD, eine Entformungssimulation und ungefährliche Papier-, Karton- oder Steckmodelle. Du verwendest ausschließlich erfundene Auftraggeber- und Prüfdaten.

Kundenauftrag und technische Unterlagen analysieren

Anforderungen und vollständige Handlung

Vor dem Fertigen klärst du den Verwendungszweck: Ist ein Gussmodell für eine verlorene Sandform, ein Werkzeug für die Blechumformung, eine wiederverwendbare Form oder ein Anschauungsmodell gefragt? Aus einer Einzelteilzeichnung, einer gegebenenfalls vorhandenen Baugruppenzeichnung, Stückliste, Werkstoffangabe und CAD-Datei erstellst du eine Anforderungsliste. Trenne verbindliche Vorgaben (z. B. Fertigmaß, Funktion, Stückzahl, Termin, freigegebener Werkstoff) von Annahmen (z. B. noch nicht bestätigter Schwundwert). Unklare Angaben sind Rückfragen, keine stillschweigenden Konstruktionsentscheidungen.

Prüfe insbesondere Bezugskanten und -flächen, Maßeinheiten, Maß-, Form- und Lagetoleranzen, Oberflächen, Wanddicken, Radien, Hohlräume, Lage des Anschnitts sowie die vorgesehene Entformungsrichtung. Eine Zeichnung kann mehrere Ansichten und Schnittdarstellungen enthalten. Ein Schnitt zeigt verdeckte Innenkonturen und hilft, einen seitlichen Durchbruch richtig zu erkennen. Ein sichtbarer Kreis in einer Ansicht ist nicht automatisch eine von oben ausformbare Öffnung.

Ein sinnvoller Arbeitsablauf folgt der vollständigen Handlung: informieren – planen – entscheiden – sicher ausführen beziehungsweise simulieren – kontrollieren – bewerten und dokumentieren. Jede Phase erzeugt eine prüfbare Unterlage, etwa eine Merkmalsliste, Alternativenskizze, CAD-Version, Arbeitsplanung, Messergebnis oder Änderungsnotiz.

Formtechnische Problemstellen erkennen

Ein Hinterschnitt ist eine Geometrie, die das direkte Herausnehmen eines starren Modells oder Formteils entlang der geplanten Öffnungsrichtung behindert. Beispiel: Ein seitlich gerichteter Zapfen mit hintergreifender Kontur kann eine einfache zweiteilige Form blockieren. Eine unebene Teilung folgt dagegen einer versetzten oder gekrümmten Bauteilkontur und ist deshalb schwieriger auszurichten und abzudichten als eine ebene Trennebene. Hinterschnitt und unebene Teilung sind verschiedene Probleme; sie können gleichzeitig auftreten.

Markiere in der Zeichnung die Entformungsrichtung mit einem Pfeil. Färbe in einer CAD-Kopie unproblematische Flächen grün, kritische Hinterschnitte rot und die vorgeschlagene Trennkontur blau. Bei der Prüfung wechselst du zwischen Isometrie, Schnittansicht und Bewegungsanimation. Eine Bildschirmansicht ohne Kollisionskontrolle ist noch kein Entformungsnachweis.

Typischer Fehler: Die Außengestalt wird exakt nachgebaut, aber für die seitliche Bohrung, den Modellzug oder einen Kern ist keine Lösung vorgesehen. Besser: Erst Formteilung und Entformbarkeit nachweisen, dann Details und Fertigungsverfahren festlegen.

Hölzernes Gießereimodell als Anschauung für Modellaufbau und Teilungsfragen. Foto: Tim Sheerman-Chase, CC BY 4.0; Commons-Dateiseite.

Modelle und Formen konstruktiv planen

Trennung, Losteil, Schieber und Kern

Modellteilung bezeichnet die Zerlegung des Modells in entformbare Abschnitte; Formteilung die Grenzflächen zwischen Formteilen. Eine unebene Teilungsfläche kann eine komplizierte Geometrie besser abbilden, erschwert jedoch Positionierung, Dichtigkeit und Nacharbeit. Zu jeder Lösung gehören Kennzeichnung der Teilungsflächen, Pass- und Führungsmerkmale, Entformungsfolge sowie ein Plan zum reproduzierbaren Zusammenbau.

Ein Losteil ist ein zunächst mit dem Modell verbundenes, danach gesondert entnommenes Element, das einen örtlichen Hinterschnitt auflöst. Ein Schieber bewegt sich geführt in einer zusätzlichen Richtung, bevor das Hauptwerkzeug geöffnet oder das Teil ausgeworfen werden kann. Bei einem Sandformmodell kann alternativ ein Kern mithilfe eines Kernkastens und geeigneter Kernaufnahmen eine innere Hohlform abbilden. Schieber, Losteil und Kern sind nicht austauschbar: Ein Kern bildet typischerweise innere Konturen; Losteil und Schieber dienen der Entformbarkeit einer äußeren oder seitlichen Kontur. Je nach Verfahren sind andere Kombinationen möglich.

Die Entscheidung erfolgt nach Geometrie, Wiederholzahl, Werkstoff, Genauigkeit, Wartungsaufwand, Taktzeit und Gefährdungsbeurteilung. Losteile können bei wenigen Abformungen wirtschaftlich sein, brauchen aber eine eindeutige Zuordnung und sichere Entnahmereihenfolge. Schieber benötigen Führung, Anschläge und zusätzliche Prüfungen auf Kollision sowie Verschleiß. Prüfe immer, ob eine angepasste Teilung die zusätzliche Mechanik vermeiden kann.

Kernkasten, daraus erzeugte Kerne, Modell und resultierendes Gussteil im Vergleich. Foto: Glenn McKechnie, CC BY-SA 2.0; Commons-Dateiseite.

Ober- und Unterkasten einer Sandform mit eingelegten Kernen. Foto: Glenn McKechnie, CC BY-SA 2.0; Commons-Dateiseite.

Formschräge, Schwindung und Bearbeitungszugabe

Formschrägen erleichtern das Entformen; ihre erforderliche Größe hängt unter anderem von Formstoff, Oberfläche, Höhe, Verfahren und Entformungsrichtung ab. Verwende keinen pauschalen Winkel als allgemeingültige Vorgabe. Eine zu kleine Schräge kann Formkanten beschädigen, eine zu große die Bauteilfunktion beeinträchtigen. Schwindung beziehungsweise Kontraktion verändert Maße bei Abkühlung und Erstarrung; die konkrete Modellmaßkorrektur ist vom Gusswerkstoff und Prozess abhängig und wird aus freigegebenen technologischen Daten festgelegt.

Bearbeitungszugabe ist Material, das bei einer späteren spanenden Endbearbeitung entfernt werden soll. Sie ist nicht mit einer Maßtoleranz gleichzusetzen. Bei einem beidseitig bearbeiteten Maß ist die Zugabe beider Seiten zu berücksichtigen; auch die Lage des Bezugsmaßes muss stimmen.

Rechenbeispiel mit ausdrücklich angenommenen Ausbildungswerten: Gewünschtes fertiges Längenmaß 120,00 mm; auf jeder der beiden Stirnflächen sollen 1,50 mm bearbeitet werden. Sollmaß vor der Bearbeitung: 120,00 mm + 1,50 mm + 1,50 mm = 123,00 mm. Wenn für dieses vereinfachte Modell die lineare Kontraktion als 1,00 % bezogen auf das Modellmaß festgelegt wird, gilt: L nach Kontraktion = L Modell × 0,99. Daraus folgt L Modell = 123,00 mm / 0,99 = 124,24 mm (gerundet). Bei vorgegebener Modellkonvention als Zuschlagsfaktor könnte die Rechnung anders aufgeschrieben sein; entscheidend ist die eindeutige Definition. 1,00 % und 1,50 mm sind reine Unterrichtsannahmen, keine Werkstoff-, Hersteller- oder Normvorgaben. Für reale Aufträge gelten die freigegebene Werkstoff-/Prozesstabelle, Zeichnung und aktuelle einschlägige Standards, beispielsweise DIN EN ISO 8062-3:2023-05 zum Anwendungsbereich von Gusstoleranzen und Bearbeitungszugaben; der Normtext wird hier nicht reproduziert.

Typische Rechenfehler: Die Bearbeitungszugabe wird nur einmal addiert; 1 % wird zu 1 mm unabhängig von der Länge; die Schwindkorrektur wird in die falsche Richtung gerechnet; gerundete Modellmaße werden als werkstoffübergreifend gültig ausgegeben.

CAD- und Formplanungszeichnungen

Modelliere Baugruppen und bewegliche Bauteile getrennt. Eine CAD-Dokumentation enthält mindestens Hauptansichten, Schnitt durch die kritische Zone, Teilungs- und Entformungsrichtung, markierte Losteile beziehungsweise Schieber, Kernauflagen, Maße, Werkstoffe, Passmerkmale und eine eindeutige Versionskennung. Die virtuelle Bewegungsprüfung bestätigt, dass kein Körper beim vorgesehenen Öffnungsweg in einen anderen eindringt; realer Formstoffabrieb, Werkzeugelastizität und Fertigungstoleranzen müssen zusätzlich beurteilt werden.

Dateien wie STEP für den neutralen Geometrieaustausch und ein festgelegtes natives CAD-Format erfüllen unterschiedliche Aufgaben: Der Austausch ist nicht gleichbedeutend mit Erhalt aller parametrischen Merkmale. Verwende nachvollziehbare Dateinamen, beispielsweise LF7_Ventilgehaeuse_Modell_V02.step, und führe eine Änderungsübersicht. Nutze nur freigegebene, anonymisierte oder selbst erstellte Dateien; keine realen Kundenmodelle in öffentlichen Cloud- oder KI-Diensten.

Fertigung, Arbeitsschutz und Wirtschaftlichkeit

Verfahren, Werkstoffe und Arbeitsplan

Für ein Modell oder eine Form kommen – abhängig vom Auftrag – Holz- und Plattenwerkstoffe, geeignete Kunststoffe, Modellharze, Metalle oder additive Werkstoffe infrage. Du vergleichst Maßhaltigkeit, Abrieb- und Wärmebeständigkeit, Bearbeitbarkeit, Reparierbarkeit, benötigte Stückzahl, Verfügbarkeit und Materialbilanz. Ein Werkstoff, der für ein ungefährliches Vorführmodell taugt, ist nicht automatisch für einen heißen oder chemisch belasteten Produktionsprozess geeignet.

Übliche Fertigungsschritte sind: Rohteil und Bauteilkennzeichen prüfen, Material auswählen und bereitstellen, Teilmodelle fertigungsgerecht planen, freigegebene Maschinenprozesse vorbereiten, Bauteile herstellen, fügen, Oberfläche bearbeiten, Passmerkmale kontrollieren und eine sichere Trockenmontage durchführen. Definiere für jeden Schritt Ergebnis, benötigte Unterlage, Hilfsmittel, Prüfpunkt, zuständige Fachperson sowie Zeitbedarf. Gefährliche Bearbeitung ist kein eigenständig auszuführender Teil dieses Lernkurses.

CNC-Fräsprozess als Beispiel einer maschinellen Fertigungsoption. Foto: Impressionmanufacturer, CC BY-SA 4.0; Commons-Dateiseite.

Digitale und analoge Wege: CAD und CAM erlauben Variantenvergleiche, Schnittdarstellungen, Werkzeugweg- und Entformungssimulationen. Eine einfache Karton- oder Schaumstoffattrappe zeigt dagegen häufig anschaulicher, an welcher Stelle Teile ineinandergreifen. CAM-Simulation ersetzt weder sichere Maschineneinrichtung noch Freigabe durch eine qualifizierte Person. Die Wahl eines Werkzeuges, seine Schnittdaten und die zulässige Maschine folgen den aktuellen Herstellerangaben und der betrieblichen Gefährdungsbeurteilung; dieser Kurs gibt dafür keine Betriebsanleitung.

Berufsspezifischer Arbeits- und Umweltschutz

Beim Schleifen, Trennen und Fräsen können Stäube entstehen; bei Harzen, Härtern, Reinigern und Beschichtungen können weitere Gefährdungen hinzukommen. Vor dem Arbeiten sind Gefährdungsbeurteilung, Betriebsanweisung, Unterweisung, Sicherheitsdatenblatt, technische Absaugung beziehungsweise Lüftung und geeignete Schutzmaßnahmen zu klären. Die Reihenfolge der Schutzmaßnahmen folgt dem STOP-Prinzip: Substitution, technische, organisatorische und personenbezogene Schutzmaßnahmen. Persönliche Schutzausrüstung ersetzt keine sichere Maschine oder geeignete Absaugung.

Aktuelle Orientierungsquellen sind DGUV Information 209-082 (Ausgabe 02/2024), TRGS 553 Holzstaub, geändert 2025 und DGUV FBHM-103 (11/2025). Beachte produktspezifische Herstellerunterlagen und die für den Betrieb geltenden Vorschriften. Metallschmelzen und Formen mit reaktionsfähigen Chemikalien sind ausschließlich beaufsichtigte betriebliche Tätigkeiten. Eine sichere Lernalternative ist eine digitale Formfüll- oder Entformungssimulation oder die trockene Montage eines Kartonsteckmodells.

Nachhaltigkeit bedeutet: reparierbare Modellsegmente vorsehen, Verschnitt durch Zuschnittplanung reduzieren, Werkstoffreste getrennt erfassen, zulässige Wiederverwendung und Aufarbeitung prüfen, energie- und emissionsarme Verfahren vergleichen und problematische Hilfsstoffe vermeiden, wo fachlich möglich. Entsorgungswege für Gefahrstoffe sind über die Betriebsanweisung zu klären; nichts ungeprüft in den Restmüll oder Abfluss geben.

Wirtschaftliche Variantenentscheidung

Bewerte nicht allein den Anschaffungspreis. Gesamtkosten können sich aus Planung, Material, Herstellung, Rüstaufwand, Entformungszeit je Stück, Prüfung, Instandhaltung und Entsorgung zusammensetzen. Beispielhaft: Variante A mit Losteil hat niedrige Herstellungskosten, benötigt aber mehr Handgriffe pro Abformung; Variante B mit geführtem Schieber ist anfangs teurer und kann bei vielen Wiederholungen Zeit sparen. Solche Modelle sind Entscheidungsgrundlagen, keine Garantie für eine bestimmte Produktionszeit.

Schäden untersuchen, instandsetzen und Änderungen steuern

Schadensanalyse und Instandsetzungsstrategie

Ein defektes Modell kann einen beschädigten Formrand, abgenutzte Passstifte, verzogene Flächen, lose Verbindungselemente oder Risse aufweisen. Dokumentiere vor Eingriffen die Ist-Situation mit schematischem Foto, Schadensskizze, Messwerten, Einsatzhäufigkeit und vorhandenen Versionsdaten. Unterscheide Symptom und Ursache: Eine ausgebrochene Kante kann durch zu kleine Formschräge, falsche Entformungsfolge, ungünstige Werkstoffwahl oder Verschleiß entstehen. Eine kosmetische Reparatur ohne Ursachenklärung kann den Fehler wiederholen.

Vergleiche Nacharbeit, Teil ersetzen, Modell umbauen und Neuherstellung. Kriterien sind erreichbare Geometrie und Oberfläche, Dauerhaftigkeit, Materialverträglichkeit, Zeit, Kosten, Prozessunterbrechung und Sicherheit. Nicht jede Reparatur ist zulässig: Bei sicherheits- oder funktionskritischen Bauteilen entscheiden verantwortliche Fachpersonen nach technischen Vorgaben über Wiederverwendung und Freigabe. Nach jeder Instandsetzung wird mit demselben Prüfplan wie bei der Erstfertigung erneut kontrolliert.

Beispiel: Ein Passmerkmal an einem herausnehmbaren Losteil ist ausgeschlagen. Das Spiel verursacht Lagefehler an der simulierten Gusskontur. Eine bloße Oberflächenbeschichtung kann den Passsitz nicht zuverlässig ersetzen. Beurteile deshalb den Austausch des verschlissenen Einsatzes, prüfe die Gegenseite und dokumentiere den neuen Sitz sowie die wiederholte Trockenmontage.

Änderungsauftrag, Versionsführung und Rückverfolgbarkeit

Eine Änderung erfüllt eine neue Anforderung, während eine Instandsetzung die vereinbarte Sollfunktion wiederherstellen soll. Beispiel Änderung: Der seitliche Durchbruch wird in der freigegebenen Bauteilzeichnung von 16 mm auf 18 mm vergrößert. Prüfe die Folgen für Kern, Kernkasten, Wanddicke, Auflagen, Toleranzkette, Fertigungsdauer und Prüfplan. Der alte Datensatz bleibt nachvollziehbar archiviert; im neuen Dokument stehen Änderungsanlass, verantwortliche Freigabe, Zeichnungsstand, betroffene Bauteile und erneut geprüfte Merkmale.

Ein gutes Änderungsprotokoll beantwortet: Was hat sich geändert? Weshalb? Welche Auswirkungen auf Entformung, Funktion, Preis, Termin, Umwelt und Arbeitsschutz ergeben sich? Welche Prüfungen mussten wiederholt werden? Ein ungekennzeichnetes Überschreiben der letzten CAD-Datei zerstört die Rückverfolgbarkeit.

Praxisauftrag: Ventilgehäusemodell planen und nachweisen

Fiktiver Auftrag und Planungsentscheidung

Auftragskarte V-07 (vollständig fiktiv): Ein kleines, nicht funktionales Demonstrations-Gussgehäuse soll als Digital- und Kartonmodell geplant werden. Die spätere endbearbeitete Außenlänge beträgt 120,00 mm, die Breite 80,00 mm und die Höhe 40,00 mm. Ein seitlicher Durchbruch mit 16,00 mm Nennweite und ein hintergreifender Außensteg erschweren die Entformung. Eine Stufenfläche erfordert eine unebene Formteilung. Geplant sind zuerst acht wiederholte Formvorgänge. Ein echter Metallguss ist nicht Bestandteil des Lernauftrags. Alle Maße, Zeiten, Kosten und Toleranzen dieses Beispiels sind didaktische Annahmen.

Analyse: Die Außenmaße gehören in drei Ansichten. Ein zusätzlicher Schnitt verläuft durch die Achse des seitlichen Durchbruchs. Der Außensteg ist gegen die normale Entformungsrichtung hinterschnitten; der Durchbruch benötigt hier konzeptionell einen separaten Kern beziehungsweise eine geeignete seitliche Werkzeugbewegung. Der Verlauf der unebenen Teilung und die Öffnungsreihenfolge werden im CAD visualisiert. Der endgültige Kernquerschnitt bleibt offen, bis Wandstärken, verfahrensbezogene Schwindung und Bearbeitungsbezug geklärt sind.

Lösungsvergleich: A verwendet ein getrennt entnehmbares Losteil für den Außensteg und einen separat geplanten Kern für den Durchbruch. B verwendet einen geführten Schieber für die Außenkontur sowie denselben Kernansatz. Bei acht Formvorgängen spricht die vereinfachte Kostenrechnung für A. Die Entscheidung setzt voraus, dass beide Varianten im CAD kollisionsfrei und hinreichend genau sind.

Maßrechnung und vollständiger Kostenvergleich

Für die Außenlänge wird ausdrücklich vereinbart: beidseitige spanende Zugabe je 1,50 mm und eine angenommene lineare Kontraktion von 1,00 % bezogen auf das Modellmaß. Modelllänge = (120,00 + 2 × 1,50) mm / (1 − 0,01) = 123,00 / 0,99 mm = 124,24 mm. Das Sollmaß für eine schulische Modellattrappe lautet daher 124,24 mm. Dieses Beispiel erlaubt keine Übertragung von 1 % auf andere Legierungen oder realen Gießverfahren.

Annahme für Fertigungs- und Rüstkosten: A erfordert 3,0 Stunden zu 45,00 €/Stunde, 30,00 € Material und 15,00 € Zubehör. K_A = 3 × 45 + 30 + 15 = 180,00 €. B erfordert 4,5 Stunden zu 45,00 €/Stunde, 40,00 € Material und 35,00 € Schieberteile. K_B = 4,5 × 45 + 40 + 35 = 277,50 €.

Zusätzliche Handhabungszeit je Formvorgang: A 6 Minuten, B 1 Minute. Bei 45,00 €/Stunde entspricht das 4,50 € beziehungsweise 0,75 € pro Vorgang. Für acht Vorgänge: A = 180,00 + 8 × 4,50 = 216,00 €; B = 277,50 + 8 × 0,75 = 283,50 €. Die vereinfachte Gleichstands-Stückzahl löst 180 + 4,50 n = 277,50 + 0,75 n. Damit gilt 3,75 n = 97,50, also n = 26 Formvorgänge. Bei 26 sind die Modellkosten gleich; darüber ist B im Modell kostengünstiger. Wartung, Ausschuss, Sicherheit und Finanzierung fehlen bewusst und müssen in einer realen Kalkulation ergänzt werden.

Fehlerkontrolle: Die 45 € sind ein didaktischer Stundensatz, kein Tariflohn. Minuten müssen durch 60 geteilt werden. Fixkosten dürfen nicht pro Einzelvorgang erneut addiert werden. Die wirtschaftliche Entscheidung ist nur zulässig, wenn Qualität und Entformbarkeit der beiden Varianten nachgewiesen sind.

Konkreter Arbeitsplan

Schritt	Geplante Arbeit	Prüffähiges Zwischenergebnis	Sicherheit und Zuständigkeit
Auftrag lesen	Maßkette, Stückzahl, Varianten und offene Punkte markieren	Anforderungsliste V-07	Nur synthetische Daten
Geometrie analysieren	Drei Ansichten, Schnitt, Hinterschnitt und unebene Trennung kennzeichnen	Annotierte Planungszeichnung	Digitale Bearbeitung
Varianten planen	Losteil und Schieber in CAD getrennt darstellen, Entformungsfolge animieren	Kollisionsprüfung und Vergleichsblatt	Simulation vor jeder praktischen Freigabe
Maße rechnen	Zuschläge und angenommene Kontraktion begründet anwenden	Rechenblatt mit 124,24 mm Modelllänge	Annahmen ausdrücklich kennzeichnen
Werkstoff wählen	Karton oder steckbarer Modellwerkstoff für den Demonstrator auswählen	Materialliste und Abfallkonzept	Keine Gefahrstoffe notwendig
Modell herstellen	Segmente als Kartonsteckmodell bauen oder in CAD vollständig simulieren	Zusammenbaubare Attrappe beziehungsweise Baugruppe	Messer und Maschinen nur nach schulischer Freigabe, sonst reine Simulation
Formprobe	Öffnen, Losteil entnehmen, Kernlage im Querschnitt prüfen	Bildfolge der kollisionsfreien Demontage	Kein heißer Guss, kein Harz
Prüfen und übergeben	Maße, Sitz, Öffnungsfolge und digitale Bauteilsimulation auswerten	Prüfprotokoll, V02-Datenstand und Übergabevermerk	Fachliche Freigabe durch verantwortliche Lehrkraft

Zwei Gussteilsätze als Beispiel dafür, dass die tatsächlichen Urformteile zur Bewertung von Modell und Form herangezogen werden können. Foto: Glenn McKechnie, CC BY-SA 2.0; Commons-Dateiseite.

Prüfkriterien, Musterprotokoll und Bewertungsraster

Prüffähiges Arbeitsergebnis: Eine CAD-Baugruppe mit zwei Hauptformabschnitten, markierter unebener Trennung, einzeln beweglichem Losteil beziehungsweise Schieber, skizzierter Kernlage, mindestens einem Schnitt und einer Bildfolge der Entformung; dazu Arbeitsplan, Rechenblatt, Kostenvergleich, Kartonsteckmodell oder dokumentierte Simulation und ein unterschriebenes schulisches Prüfblatt ohne personenbezogene Angaben.

Die schulischen Beispielakzeptanzkriterien für den Demonstrator lauten: berechnete Modelllänge 124,24 mm ± 0,30 mm; vollständige Öffnungsreihenfolge ohne erkennbare Kollision; Seitenöffnung geometrisch nachvollziehbar; jede Abweichung dokumentiert. Das simulierte endbearbeitete Bauteil soll im Modell 120,00 mm ± 0,50 mm Außenlänge und 16,00 mm ± 0,30 mm Durchbruch aufweisen. Diese Toleranzen sind ausschließlich für V-07 vereinbart, nicht aus einer Norm übernommen.

Merkmal	Soll und Methode	Fiktiver Istwert	Entscheidung
Modell-Außenlänge	124,24 ± 0,30 mm; Messung am Schulmodell	124,31 mm; Abweichung +0,07 mm	Erfüllt
Virtuelle Fertiglänge	120,00 ± 0,50 mm; CAD-Maßprüfung	120,30 mm; Abweichung +0,30 mm	Erfüllt
Virtueller Durchbruch	16,00 ± 0,30 mm; Schnittmaß	16,20 mm; Abweichung +0,20 mm	Erfüllt
Entformung	Bewegung ohne Kollision und richtige Reihenfolge	Hauptteilung geöffnet, Losteil separat entnommen	Erfüllt in Simulation
Kernlage	Lage aus Schnitt und Bezugskanten eindeutig	In Schnittansicht plausibel dargestellt	Vor realer Fertigung zusätzlich freizugeben
Dokumentation	CAD-Version, Zeichnung, Rechnung, Prüfblatt und Änderungsstand vorhanden	V02 vollständig; Datum und Freigabefeld noch offen	Vor Übergabe ergänzen

Bewertungsraster (100 Punkte): Anforderungen und Zeichnungsanalyse 15; konstruktive Entformungslösung mit Schnitt und Teilung 20; Maße und transparente Annahmen 15; Arbeits- und Werkstoffplanung samt Schutzmaßnahmen 15; wirtschaftlicher Variantenvergleich 10; formale und funktionale Prüfung 15; Dokumentation, Nachhaltigkeit und begründete Reflexion 10. Pro Kriterium bewertest du vollständig belegt mit 100 % der möglichen Teilpunkte, teilweise belegt mit 50 % und nicht belegt mit 0 %. Eine ungeklärte sicherheitsrelevante Situation verhindert eine praktische Freigabe unabhängig von der Punktzahl. Der Lernnachweis kann digital geführt werden.

Änderungstest: Im nächsten Auftrag wird der seitliche Durchbruch auf 18,00 mm geändert. Erstelle einen neuen Schnitt, prüfe Kernlage und Restwanddicke, kennzeichne die neue Version und aktualisiere mindestens die betroffenen Prüfmerkmale. Der berechnete Außenlängenwert bleibt nur dann unverändert, wenn die neue Zeichnung dieselbe Außenanforderung und dieselben Annahmen ausdrücklich bestätigt.

Videobezogene Vertiefung: BR/ARD alpha: Formengeber auf dem Weg von der Idee zur Serie zeigt die Brücke vom Entwurf zum Produktionsmodell. HubbS/Bundesagentur für Arbeit: Technische/r Modellbauer/in gibt einen deutschsprachigen Berufseinblick in Modelle, Formen und die Fertigungsplanung. Beide sind verlinkte, urheberrechtlich geschützte Fachvideos, keine frei lizenzierten OER und keine Anleitung zur gefährlichen Maschinenarbeit. Die Inhalte lassen sich anhand der fünf Leitfragen Auftrag – Material – CAD – Entformbarkeit – Qualitätsprüfung analysieren. Direkt abrufbare YouTube-Medien konnten nicht zuverlässig verifiziert werden; deshalb wird hier keine erfundene oder ungeprüfte Video-ID eingebettet.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Fachwissen prüfen

Was ist vor der Wahl eines Fertigungsverfahrens bei einer Hinterschneidung zuerst zu klären? (Ob das Modell in der vorgesehenen Reihenfolge entformt werden kann) (!Welche Oberflächenfarbe das Modell erhält) (!Wie viele Aufkleber auf dem Modell sitzen) (!Welche Schriftgröße die Projektdokumentation nutzt)

Welcher Satz beschreibt eine unebene Formteilung zutreffend? (Die Trennfläche verläuft nicht durchgehend in einer einzigen Ebene) (!Die Form hat grundsätzlich keine Trennfläche) (!Die Formteilung bezeichnet immer nur die Werkstofffarbe) (!Eine unebene Teilung verhindert jeden Einsatz von Kernen)

Welche Funktion hat ein Losteil bei einer geeigneten Modelleinrichtung? (Es wird nach einer festgelegten Entformungsfolge gesondert herausgenommen) (!Es wird vor jedem Einsatz bewusst zerstört) (!Es ersetzt alle Maßprüfungen der Form) (!Es gleicht automatisch jede Werkstoffschwindung aus)

Wann ist ein geführter Schieber konstruktiv besonders sinnvoll zu prüfen? (Wenn eine Kontur eine zusätzliche geregelte Öffnungsrichtung benötigt) (!Wenn eine Zeichnung nur eine Farbe vorgibt) (!Wenn keine Passung und keine Bewegung vorliegen) (!Wenn ein Modell ausschließlich als Fotografie existiert)

Wozu dient ein Kern im beschriebenen Sandformbeispiel? (Zur Ausbildung einer vorgesehenen inneren Kontur des Gussteils) (!Zur ausschließlichen Kennzeichnung des Modellpreises) (!Zum Ersetzen des gesamten Formkastens bei jeder Geometrie) (!Zum automatischen Ausschließen aller Gussfehler)

Wie lautet die Modelllänge im fiktiven Rechenbeispiel bei 123,00 mm Vorbearbeitungsmaß und dem Faktor 0,99? (124,24 mm gerundet) (!121,77 mm gerundet) (!123,99 mm gerundet) (!124,00 mm exakt)

Welche Gesamtkosten hat die Losteilvariante A bei acht Vorgängen im Beispiel? (216,00 Euro) (!180,00 Euro) (!283,50 Euro) (!277,50 Euro)

Was gehört zur fachgerechten Schadensanalyse an einem Modell? (Schadensbild messen und Ursache vor der Reparatur prüfen) (!Ohne Sichtprüfung sofort neu lackieren) (!Messwerte nach der Reparatur grundsätzlich löschen) (!Alle betroffenen Passflächen unbeachtet lassen)

Was ist nach einer Änderung des Durchbruchdurchmessers besonders wichtig? (Kernlösung und Prüfplan auf den neuen Zeichnungsstand abstimmen) (!Die bisherige Dateiversion ungekennzeichnet überschreiben) (!Alle bestehenden Prüfmerkmale ungeprüft übernehmen) (!Die neue Maßangabe ausschließlich mündlich mitteilen)

Welche Lernhandlung ist bei Gefahrstoffen und unfreigegebenen Maschinen richtig? (Die Arbeit durch befugte Personen absichern und sonst eine Simulation wählen) (!Ohne Unterweisung mit der Maschine experimentieren) (!Ein Sicherheitsdatenblatt grundsätzlich ignorieren) (!Absaugung und Schutzmaßnahmen ausschließlich durch Eile ersetzen)

Memory

Ordne jedem einmal vorkommenden Fachbegriff seine Bedeutung zu.

Hinterschnitt	Geometrie, die einen geradlinigen Modellzug blockieren kann
Teilungsfläche	Grenzbereich, an dem Formabschnitte aufeinandertreffen
Losteil	Gesondert entnehmbares Modellelement
Schieber	Geführter beweglicher Abschnitt mit zusätzlicher Bewegungsrichtung
Kernkasten	Werkzeug zur Herstellung eines Kerns
Bearbeitungszugabe	Materialreserve für die nachfolgende Endbearbeitung

Drag-and-drop

Ordne die Arbeitsschritte ihren prüfbaren Ergebnissen zu.

Arbeitsschritt	Erwartetes Ergebnis
Auftragsanalyse	Eindeutige Anforderungsliste
Teilungsplanung	Skizze der Öffnungsrichtung
Variantenkalkulation	Kostenvergleich nach Stückzahl
Schadensdiagnose	Dokumentierte Ursache mit Istmaßen
Endprüfung	Ausgefülltes Prüfprotokoll

Kreuzworträtsel

Finde zu jeder Erklärung genau einen Fachbegriff.

Hinterschnitt	Welche hinderliche Geometrie kann eine weitere Entformungsbewegung erfordern?
Trennebene	Wie heißt die gedachte ebene Grenzfläche zwischen Formhälften?
Losteil	Welches Modellelement lässt sich getrennt vom Hauptmodell entnehmen?
Schieber	Welches geführte Teil öffnet in zusätzlicher Richtung?
Kernkasten	Womit wird ein Kern für eine innere Kontur gefertigt?
Prüfplan	Welches Dokument ordnet Prüfmerkmale den Messverfahren zu?

LearningApps

Suche nach ergänzenden, von der Lehrkraft fachlich zu prüfenden Übungen zu Modell- und Formenbau. Die Suchergebnisse sind kein Ersatz für die Aufgaben dieses Kurses.

Lückentext

Ergänze die fachlich passenden Begriffe aus dem Kurs.

Eine nicht ohne zusätzliche Bewegung entformbare Geometrie heißt .

Die Grenze zwischen zwei Formabschnitten heißt .

Ein getrennt zu entnehmendes Modellelement nennt man .

Ein geführt bewegliches Formelement bezeichnet man als .

Innenkonturen beim Sandguss können mithilfe eines entstehen.

Die Vorbereitung des Fertigungsablaufs wird im dokumentiert.

Für eine technische Variante werden Herstellungs- und Folgekosten in der verglichen.

Vor einer Reparatur muss die Ursache des Schadens durch eine geklärt werden.

Eine Änderung der Bauteilgeometrie braucht einen neuen .

Abweichungen von einem festgelegten Sollmaß stehen im .

Bei nicht freigegebenen Gefahrstoffversuchen bietet sich eine sichere an.

Die vollständige Handlung endet mit einer dokumentierten .

Offene Aufgaben

Leicht

1. Zeichnung lesen: Kennzeichne in einer erfundenen Bauteilzeichnung vier Maßangaben, zwei Bezugskanten und einen Bereich, der im Schnitt besser erkennbar wäre. Gib die Funktion jeder Markierung an.
2. Hinterschnitt erkennen: Zeichne auf Papier ein Modell mit einer seitlichen Nase und einem Pfeil für den Modellzug. Begründe in drei Sätzen, wo eine Kollision entstehen würde.
3. Teilungsflächen skizzieren: Entwirf eine ebene und eine versetzte Teilung für dasselbe einfache Steckmodell und erläutere je einen Vor- und Nachteil.
4. Gefährdungen zuordnen: Erstelle eine kleine Tabelle zu Staub, Werkzeugbewegung, Harz und Datenschutz. Ordne jedem Risiko eine technische oder organisatorische Schutzmaßnahme und eine sichere Lernalternative zu.

Standard

1. CAD-Schnitt: Erstelle eine digitale Skizze eines Gehäuses mit seitlicher Öffnung. Zeige die unebene Trennkontur, die Modellzugrichtung und eine geeignete Losteilidee in einem Schnitt.
2. Arbeitsplan: Plane sechs aufeinanderfolgende Schritte für einen Karton-Demonstrator mit Material, Prüfkriterium, geschätzter Dauer und erforderlicher Freigabe.
3. Kostenvergleich: Rechne die Varianten A und B des Praxisfalls für 15 und 40 Formvorgänge durch. Erkläre, warum die wirtschaftlich günstigere Wahl wechseln kann.
4. Prüfprotokoll: Untersuche ein künstlich beschädigtes Steckmodell oder ein CAD-Fehlerbeispiel. Dokumentiere Ist-Zustand, Ursache, Reparaturvorschlag, Nachprüfung und verbleibendes Risiko.

Schwer

1. Konstruktionsalternativen: Entwickle für V-07 mindestens zwei unabhängig prüfbare Entformungskonzepte mit Schnittdarstellungen. Bewerte Herstellbarkeit, Genauigkeit, Taktzeit, Reparierbarkeit und Sicherheit anhand einer gewichteten Entscheidungsmatrix.
2. Änderungsauftrag: Bearbeite die Änderung des Durchbruchs auf 18 mm. Erstelle eine Version V03, eine Änderungsmitteilung und einen differenzierten Prüfplan einschließlich Kernlage und Restwanddicke.
3. Ökobilanz im Kleinen: Vergleiche für denselben Demonstrator eine Einweg- und eine reparierbare Mehrfachlösung. Stelle Materialeinsatz, Verschnitt, Arbeitszeit, Entsorgungsweg und kritische Annahmen transparent dar.
4. Fachlicher Erklärfilm: Produziere aus deinen eigenen CAD-Bildern ein zweiminütiges Video, das die unebene Trennung und die Entnahmereihenfolge erklärt. Verwende keine echten Betriebsdaten; nenne Quellen und überprüfe die technische Richtigkeit im Peerfeedback.

Lernkontrolle

1. Entformbarkeit: Begründe an einem seitlich durchbrochenen Gehäuse, wann ein Kern, wann ein Losteil und wann ein Schieber sinnvoll ist. Prüfe dabei auch die Öffnungsrichtung.
2. Technische Mathematik: Leite für ein Endmaß von 150 mm, beidseitig je 2 mm Bearbeitungszugabe und eine ausdrücklich angenommene Kontraktion von 1,2 % bezogen auf das Modellmaß ein Modellmaß her und kontrolliere das Ergebnis durch Rückrechnung.
3. Fertigungsverfahren: Vergleiche eine steckbare Demonstrationsattrappe, eine additiv erzeugte Modellkomponente und ein spanend hergestelltes Modell nach Funktion, Aufwand, Umweltaspekten und Schutzvoraussetzungen.
4. Instandhaltung: Entscheide bei einem beschädigten Passsitz nachvollziehbar zwischen Nacharbeit, Teilersatz und Neuherstellung. Lege die benötigten Mess- und Funktionsprüfungen fest.
5. Änderungskontrolle: Formuliere ein Änderungsprotokoll für einen geänderten Durchbruch und erkläre, weshalb ein alter Prüfbericht allein nicht genügt.
6. Fachgespräch: Präsentiere in vier Minuten V-07 mit CAD-Schnitt, Entformungsfolge, Maßrechnung, Kostenvergleich und Prüfprotokoll. Beantworte eine Rückfrage zu einer nicht bestätigten Annahme und formuliere den nächsten Freigabeschritt.

Lernnachweis

Dein Lernportfolio besteht aus einer anonymen fiktiven Auftragskarte, Anforderungsliste, Zeichnung mit markiertem Hinterschnitt und unebener Trennung, CAD-Baugruppe mit Schnitt und Kollisionsprüfung, zwei begründeten Konstruktionsvarianten, Arbeitsplan, Material- und Sicherheitsbetrachtung, dokumentierter Maßrechnung, transparenter Wirtschaftlichkeitsberechnung, digitaler oder ungefährlicher physischer Attrappe, Prüfplan mit Soll-Ist-Vergleich, Fehler- beziehungsweise Änderungsbericht und kurzer Reflexion.

Prüfbarer Kompetenznachweis: Du kannst eine Entformungslösung technisch begründen, ihre Schritte in einem Arbeitsplan festhalten, Maßänderungen rechnerisch nachvollziehen und aus Mess- oder Simulationsdaten eine begründete Entscheidung ableiten. Verwende das 100-Punkte-Raster aus dem Praxisfall zur Selbstbewertung und ergänze die Rückmeldung einer Partnerperson sowie einer befugten Lehrkraft. Eine dokumentierte Sicherheitsfreigabe wird gesondert betrachtet; eine gute Punktezahl ersetzt sie nicht.

Der Lernnachweis wird ohne echte Namen, Kundendateien, Betriebsinterna oder vertrauliche technische Zeichnungen erstellt. Öffentliche Bild- und Videobeiträge entstehen ausschließlich mit selbst gefertigten schematischen Inhalten oder korrekt lizenzierten Quellen.

OER und Wikipedia

Curriculum und Rechtsstand (geprüfte Quellen):

• KMK-Rahmenlehrplan Technischer Modellbauer/Technische Modellbauerin, Lernfeld 7 auf Druckseite 16, 60 Stunden, Beschluss vom 23.04.2009. Für die Umsetzung sind der aktuelle Landeslehrplan und der betriebliche Ausbildungsrahmenplan zu beachten.
• BIBB – aktuell geltender Beruf bis 31.07.2027 und BIBB – Neuordnung gültig ab 01.08.2027. Berufliche Zuordnung und zuständige Kammer im Einzelfall überprüfen.
• DGUV Information 209-082, Ausgabe 02/2024 sowie BAuA – TRGS 553 Holzstaub, zuletzt geändert 2025 und DGUV FBHM-103, Ausgabe 11/2025.
• DIN Media: DIN EN ISO 8062-3:2023-05 – bibliografischer Nachweis und Anwendungsbereich; keine Wiedergabe des kostenpflichtigen Normtexts. Für reale Toleranzen ist die im Auftrag vereinbarte gültige Ausgabe maßgeblich.

Deutschsprachige Fachvideos (verlinkt, keine offenen Lizenzen behauptet):

• BR/ARD alpha – Technische/r Modellbauer/in: Formengeber auf dem Weg von der Idee zur Serie, Berufsporträt, Stand 12.12.2022. Achte auf die Kette von Entwurf über Modell zur Produktion.
• HubbS – Technische/r Modellbauer/in, veröffentlicht als deutschsprachiges Berufsvideo der Bundesagentur für Arbeit mit freiem Zugang, aber urheberrechtlich geschützt. Achte auf CAD, Fertigungsplan und Materialwahl.

Die Videos sind Anschauungs- und Diskussionsmedien, keine Betriebsanweisungen. YouTube-Videoseiten waren nicht direkt zuverlässig überprüfbar; daher wurde bewusst keine YouTube-Einbettung vorgenommen.

Prüfbare Wikimedia-Commons-Bildnachweise: Bei Wiederverwendung sind Urheber, Dateiseite, angegebene Lizenz und gegebenenfalls Änderungen zu nennen. Hier wurden keine Bilddateien verändert.

Offenes Nachschlagewissen: Formenbau, Sandformverfahren und Technischer Modellbauer sind verifizierte Wikipedia-Themenseiten; sie ersetzen keine technischen Normen oder Herstellerangaben.

OER-Arbeitsauftrag: Erstelle aus selbst verfassten Erläuterungen, selbst gezeichneten Schnitten und den jeweils korrekt zugeschriebenen Commons-Medien eine frei verwendbare Lernkarte. Prüfe die Kompatibilität der Bildlizenzen mit der gewählten Lizenz der Lernkarte; Fremdvideos werden lediglich verlinkt, nicht als OER übernommen.

Verknüpfte Lernbereiche

Das Lernfeld verbindet das Lesen technischer Unterlagen, räumliches Denken, Werkstoffkunde, Konstruktionslehre, Fertigungsplanung, Mess- und Prüftechnik, Instandhaltung, Änderungsmanagement sowie Mathematik, digitale Datenkompetenz, Wirtschaftlichkeit und Arbeitsschutz. Übertrage deine Erkenntnisse auf einfache Modelle und Formen, Fertigung mit Werkzeugmaschinen, Muster und Prototypen und numerisch gesteuerte Fertigung; diese Bezeichnungen sind fachliche Lernfeldverweise und keine Anerkennungsbescheinigung.

Modell- und Formenbau Technische Zeichnung CAD Formenbau Sandformverfahren Fertigungstechnik Qualitätssicherung Arbeitsschutz Nachhaltigkeit

aiMOOC Projekte

Weiterführende Projektideen: Entformungsatlas mit selbst gezeichneten Hinterschnitt-Beispielen; Reparieren oder Ersetzen? als Lebenszykluskostenvergleich; Digitale Änderungshistorie mit nachvollziehbarem CAD-Versionierungsplan; Sicherer Modellbau als bebilderte STOP-Checkliste. Alle Projekte arbeiten mit fiktiven Daten und ungefährlichen Materialien.

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