aiMOOC

Fachübungen 2 – Urformverfahren bauteilbezogen auswählen - Technischer Modellbauer

QR-Code

Einleitung

Dieser Full-aiMOOC für das 1. Ausbildungsjahr behandelt Lernfeld 2: Urformverfahren bauteilbezogen auswählen. Du entscheidest anhand von Werkstoff, Geometrie, Stückzahl, Qualität, Kosten und Umwelt. Alle Falldaten sind synthetisch; praktische Maschinen-, Elektro-, Gefahrstoff- und Heißarbeiten nur qualifiziert angeleitet. Der derzeitige Ausbildungsberuf mit drei Fachrichtungen gilt bis 31.07.2027; die Neuordnung tritt 01.08.2027 in Kraft.

Anforderungen analysieren

Urformen

Urformen erzeugt aus formlosem Stoff einen festen Körper. Der KMK-Rahmenlehrplan nennt Sand- und Feinguss, Kokillen- und Druckguss, Kunstharzgießen und Spritzgießen. Auswahlkriterien sind Werkstoff, Funktion, Geometrie, Hohlräume, Stückzahl, Toleranz, Oberfläche, Nacharbeit, Kosten und Ökologie. Fachenglisch: casting = Gießen, pattern = Modell, mould = Form, core = Kern, shrinkage = Schwindung.

Quelle/Rechte: Wikimedia Commons, Wizard191, CC BY-SA.

Zeichnung und Datenblatt

Aus Zeichnungen liest du Maße, Toleranzen, Oberflächen und Funktionsflächen. Datenblätter liefern verfahrensrelevante Eigenschaften. Bei Kunststoffen unterscheidest du Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere. Typischer Fehler: nur nach Werkstoff zu entscheiden und Stückzahl oder Qualitätsziel zu ignorieren.

Metallische Gießverfahren

Formen und Modelle

Eine verlorene Form wird zur Entnahme zerstört; eine Dauerform wird mehrfach genutzt. Davon getrennt sind Dauermodell und verlorenes Modell. Kerne erzeugen innere Konturen.

Quelle/Rechte: Wikimedia Commons, Glenn McKechnie, CC BY-SA 2.0.

Verfahren vergleichen

Sandguss ist flexibel und nutzt verlorene Formen. Feinguss eignet sich für detailreiche Teile. Kokillenguss nutzt eine metallische Dauerform. Beim Druckguss wird Schmelze unter Druck eingebracht. Hohe Werkzeugkosten können sich bei großen Serien verteilen, doch Geometrie, Legierung und Qualität bleiben entscheidend.

Quelle/Rechte: Wikimedia Commons, Ab5602, GFDL.

Quelle/Rechte: Wikimedia Commons, PlugPray, Public Domain.

Kunststoffe urformen

Werkstoff und Prozess

Thermoplaste können durch Wärme wieder erweichen; Duroplaste und Elastomere sind vernetzt. Beim Spritzgießen wird Kunststoff in ein geschlossenes Werkzeug eingebracht und vor der Entformung ausreichend abgekühlt oder ausgehärtet. Kunstharzgießen kann bei anderen Materialsystemen und Stückzahlen sinnvoll sein. Herstellerdaten sind zu prüfen.

Quelle/Rechte: Wikimedia Commons, Ariel Cornejo, CC BY-SA 4.0.

Quelle/Rechte: Wikimedia Commons, Laurens van Lieshout, Public Domain.

Fachrechnen und Modellfall

Schwindmaß und Kosten

Lernformel: Modellmaß = Fertigmaß · (1 + s/100). Bei 250,0 mm und s = 1,2 %: 250,0 · 1,012 = 253,0 mm. Reale Werte müssen werkstoff- und verfahrensbezogen geprüft werden. Lernmodell Kosten: K_stück = K_Werkzeug/n + K_variabel. 12.000 € Werkzeug, 4.000 Teile und 6 € variable Kosten ergeben 9 € je Teil. Typische Fehler sind falsche Prozentumrechnung und ungeprüfte Tabellenwerte.

Berufstypischer Modellfall

Synthetischer Aluminium-Gehäusedeckel: 180 × 120 mm, Rippen, zwei später bearbeitete Funktionsflächen, zunächst 300, später eventuell 2.000 Stück. Verglichen werden Sand-, Kokillen- und Druckguss. Für 300 Stück ist Sandguss wegen geringerer anfänglicher Werkzeugbindung eine begründete Vorzugsvariante. Bei gesicherten 2.000 Stück wird neu kalkuliert; Kokillenguss kann attraktiver werden. Druckguss verlangt hier eine besonders überzeugende Serienrechnung. Ergebnis ist keine Maschinenfreigabe.

Kriterium	0	1	2
Analyse	lückenhaft	wesentlich	vollständig
Vergleich	unbegründet	zwei Verfahren	drei kriteriengeleitet
Rechnen	fehlt	kleiner Fehler	korrekt
Begründung	Behauptung	teilbelegt	Zielkonflikte belegt
Dokumentation	unklar	verständlich	kundengerecht

Musterarbeitsprodukt: Entscheidungsmatrix, Rechenblatt und kurze Kundenempfehlung.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Prüfe dein Wissen

Was kennzeichnet eine verlorene Form? (Sie wird zur Entnahme zerstört) (!Sie besteht immer aus Stahl) (!Sie wird unbegrenzt genutzt) (!Sie braucht keinen Formstoff)

Rückmeldung: Sandformen werden zur Entnahme zerstört.

Was ist ein wichtiges Auswahlkriterium? (Werkstoff und Stückzahl) (!Nur die Farbe) (!Nur der Kundenname) (!Nur die Verpackung)

Rückmeldung: Beide beeinflussen Eignung und Kosten.

Was ist ein Dauermodell? (Ein mehrfach nutzbares Modell) (!Eine verlorene Form) (!Ein schmelzendes Modell) (!Immer ein Stahlmodell)

Rückmeldung: Modell und Form sind zu unterscheiden.

Welches Verfahren nutzt typischerweise eine metallische Dauerform mit Schwerkraft? (Kokillenguss) (!Sandguss) (!Feinguss) (!Vollformguss)

Rückmeldung: Kokillenguss nutzt eine Dauerform.

Warum sinkt oft der Werkzeugkostenanteil bei größerer Serie? (Die Kosten verteilen sich auf mehr Teile) (!Werkstoff wird kostenlos) (!Prüfung entfällt) (!Energie wird null)

Rückmeldung: Fixkosten werden auf mehr Teile verteilt.

Welche Gruppe lässt sich typischerweise wieder erweichen? (Thermoplaste) (!Duroplaste) (!Gusseisen) (!Keramiken)

Rückmeldung: Thermoplaste reagieren reversibel auf Wärme.

Wozu dient ein Kern? (Zur Erzeugung innerer Hohlräume) (!Zur Lackierung) (!Zur Temperaturmessung) (!Zum Verpacken)

Rückmeldung: Kerne bilden Innenkonturen.

Was bedeutet shrinkage? (Schwindung) (!Härte) (!Dichte) (!Festigkeit)

Rückmeldung: Gemeint ist Maßabnahme.

Welche Aussage stimmt? (Technik Kosten und Ökologie werden gemeinsam bewertet) (!Billigstes Werkzeug ist immer optimal) (!Höchste Genauigkeit ist immer nötig) (!Stückzahl ist bedeutungslos)

Rückmeldung: Auswahl ist mehrkriteriell.

Was gilt für ein Schwindmaß? (Es muss zu Werkstoff und Verfahren passen) (!Es ist immer gleich) (!Es wird ignoriert) (!Es wird ohne Prozentumrechnung addiert)

Rückmeldung: Werte müssen passend geprüft werden.

Memory

Sandguss	verlorene Form
Kokillenguss	metallische Dauerform
Kern	innere Kontur
Thermoplast	wieder erweichbar
Schwindung	Maßabnahme

Drag-and-drop

Ordne zu.	Aussage
Dauermodell	mehrfach nutzbar
Verlorene Form	wird zerstört
Spritzgießen	Kunststoff im Formwerkzeug
Stückzahl	beeinflusst Kostenanteil
Toleranz	zulässige Maßabweichung

Kreuzworträtsel

Kokille	Metallische Dauerform?
Modell	Vorlage der Form?
Kerne	Elemente für Hohlräume?
Gießen	Urformen aus fließfähigem Stoff?
Schwindung	Maßabnahme beim Abkühlen?
Thermoplast	Wieder erweichbarer Kunststoff?

LearningApps

Lückentext

Offene Aufgaben

Leicht

Anforderungsliste: Erfasse Werkstoff, Stückzahl, Geometrie, Toleranz und Oberfläche eines Übungsteils.
Verfahrenssteckbrief: Vergleiche Sand- und Kokillenguss tabellarisch.
Fachenglisch: Erstelle Lernkarten zu casting, pattern, mould, core und shrinkage.
Schwindmaß: Berechne für 180 mm und 1,0 % das Modellmaß mit Rechenweg.

Standard

Entscheidungsmatrix: Bewerte Sand-, Kokillen- und Druckguss für ein synthetisches Aluminiumteil.
Zeichnungsanalyse: Kennzeichne Funktionsflächen, Zugaben und kritische Geometrien einer Übungszeichnung.
Kostenvergleich: Vergleiche zwei Verfahren mit synthetischen Fix- und variablen Kosten.
Fehlerdiagnose: Korrigiere drei Fehler in einer vorgegebenen Verfahrenswahl.

Schwer

Kundenberatung: Schreibe eine Empfehlung mit begründeter Alternative.
Nachhaltigkeitsanalyse: Entwickle Kriterien zu Kreislauf, Energie, Ausschuss und Nacharbeit.
Modellfall: Bearbeite den Gehäusedeckel mit eigener Kriteriengewichtung.
Transfer: Entwickle eine Auswahl zwischen Spritzgießen und Kunstharzgießen für ein Kunststoffgehäuse.

Lernkontrolle

Verfahrenswahl: Begründe, warum derselbe Werkstoff zu verschiedenen Verfahren führen kann.
Rechenprüfung: Prüfe einen Schwindmaß-Rechenweg auf Prozentfehler und Plausibilität.
Formkonzept: Begründe den Kernbedarf eines Bauteils mit Hohlraum.
Wirtschaftlichkeit: Vergleiche zwei Verfahren aus Fixkosten, variablen Kosten und Stückzahl.
Ökologie: Vergleiche Kreislaufführung, Ausschuss und Energie zweier Verfahren.
Präsentation: Formuliere eine Kundenentscheidung mit Annahmen und Risiken.

Lernnachweis

Nachgewiesen werden Anforderungsanalyse, fachlicher Verfahrensvergleich, korrekte Schwindmaß- und Kostenrechnung, Fehlerdiagnose sowie eine technisch, wirtschaftlich und ökologisch begründete Entscheidung. Produkte sind Entscheidungsmatrix, Rechenblatt, Verfahrensübersicht und Kundenempfehlung.

OER und Wikipedia

Quellen: KMK-Rahmenlehrplan, BIBB Berufsprofil, Wikipedia Urformen, Wikipedia Gießverfahren. Die Commons-Medien sind oben mit Quelle und Rechten ausgewiesen. Ein Fachvideo wurde nicht eingebettet, weil kein belastbar verifizierbarer Treffer gefunden wurde; es wird kein Medium erfunden.