Einteilige Werkstücke computergestützt entwerfen – Edelsteinfasser

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Einteilige Werkstücke computergestützt entwerfen – Edelsteinfasser

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Einleitung

Ein Schmuckentwurf beginnt mit einer Idee und wird durch klare Maße, passende Formen und überprüfbare Entscheidungen zu einem brauchbaren Arbeitsstand. In diesem Kurs lernst du, ein einteiliges Werkstück computergestützt zu entwerfen. Du entwickelst eine Skizze zum räumlichen Modell, vergleichst Konstruktionsverfahren und prüfst, ob dein Entwurf den Auftrag erfüllt. Der berufliche Modellfall ist ein runder Fassungsrohling: ein digitales Vorprodukt für die spätere fachliche Weiterbearbeitung, noch keine fertige Steinbefestigung.

Der Kurs richtet sich an Auszubildende im ersten Ausbildungsjahr Edelsteinfasser/Edelsteinfasserin. Du benötigst Grundkenntnisse zu Längen, Flächen und technischen Skizzen sowie ein von Schule oder Betrieb bereitgestelltes CAD-Programm. Alle Aufträge, Kennungen und Maße der Übungen sind synthetisch. Du arbeitest am Bildschirm und auf Papier; Werkstattarbeiten sind kein Bestandteil der selbstständigen Übungen.

Dein Ergebnis: eine bearbeitbare CAD-Datei, nachvollziehbare Entwurfszeichnungen, ein Prüfprotokoll und eine kurze Präsentation. Die sechs Fachkapitel führen vom Auftrag bis zur begründeten Übergabe. Danach festigst du dein Können mit interaktiven Übungen, zwölf offenen Aufgaben und einer gesonderten Lernkontrolle.

Vom Kundenauftrag zum CAD-Arbeitsplan

Einordnung in die aktuelle Ausbildung

Die fachliche Grundlage ist Lernfeld 4 des KMK-Rahmenlehrplans vom 07.04.2025, PDF-Seite 14, mit 40 Unterrichtsstunden im ersten Ausbildungsjahr. Der vollständige Rahmenlehrplan einschließlich seiner Anhänge wurde für die Einordnung herangezogen. Der Kurs entfaltet sämtliche Ziele des genannten Lernfeldabschnitts; die übrigen Lernfelder werden dadurch nicht ersetzt.

Die Edelsteinfasser-Ausbildungsverordnung vom 20.03.2025 gilt seit dem 01.08.2025. Die Ausbildung dauert dreieinhalb Jahre. Edelsteinfasser/Edelsteinfasserin ist ein Monoberuf ohne Fachrichtungen; die Fachrichtungen Goldschmieden und Silberschmieden gehören zum getrennten Ausbildungsberuf Gold- und Silberschmied. Dieser Kurs orientiert sich an der neuen Ordnung für entsprechend begonnene Ausbildungen. Bei früher begonnenen Ausbildungsverhältnissen klärst du die einschlägige Ordnung mit Schule und Betrieb; § 4 Absatz 5 BBiG regelt grundsätzlich die Weitergeltung bisheriger Vorschriften bei bestehenden Ausbildungsverhältnissen.

Geltungsgrenze: Der Lernnachweis dieses Kurses ist keine amtliche Ausbildungs- oder Prüfungsfreigabe. Eine vollständige Abnahme der Ausbildungsordnung und sämtlicher Prüfungsanforderungen bleibt offen. Die 40 Stunden sind der schulische Zeitrichtwert des Lernfelds, keine zugesicherte persönliche Bearbeitungsdauer.

Anforderungen in prüfbare Kriterien übersetzen

CAD bedeutet computergestütztes Konstruieren. Ein CAD-Modell beschreibt Geometrie und je nach Programm weitere Eigenschaften. Es wird erst durch einen klaren Auftrag sinnvoll: Eine schöne Darstellung beantwortet beispielsweise noch nicht, ob eine Tasche mittig liegt oder ob ein vorgesehener Stein später sicher gefasst werden kann.

Trenne verbindliche Anforderungen, gestalterischen Spielraum und noch offene Fragen. Für einen Fassungsrohling können Außendurchmesser und Höhe festliegen, während die gewünschte Wirkung zwischen schlicht und kräftig diskutiert wird. Die Steinform, das spätere Fassverfahren oder Bearbeitungszugaben dürfen nicht ungeprüft ergänzt werden. Fehlende Angaben kennzeichnest du als offen und klärst sie vor einer realen Fertigungsentscheidung.

Auftragsaspekt	Klärung im CAD-Auftrag	Geeigneter Nachweis
Funktion	Was soll der Rohling später ermöglichen? Welche Funktion ist noch nicht nachgewiesen?	Funktionsbeschreibung und offene Fachfragen
Geometrie	Welche Maße, Lagebeziehungen und Einheiten gelten?	Parametertabelle, bemaßte Zeichnung, Messwerte
Gestaltung	Welche Proportionen, Symmetrie und Formwirkung sind gewünscht?	Zwei begründete Skizzenvarianten und eine gewählte Ansicht
Qualität	Welche Eigenschaften müssen am digitalen Modell überprüfbar sein?	Ein zusammenhängender gültiger Körper und Soll-Ist-Protokoll
Übergabe	Wer benötigt welche Datei und welchen Bearbeitungsstand?	Bearbeitbare Originaldatei, Entwurfszeichnung, eindeutige Version
Sicherheit und Daten	Welche Anwendungen, Speicherorte und Inhalte sind erlaubt?	Synthetische Kennung, zugelassene Software, geregelte Ablage

Beispiel für eine präzise Formulierung: „Außendurchmesser 8,00 mm; Mittelpunkt im Ursprung; Grundmodell ohne Fasen.“ „Sieht ungefähr rund aus“ ist dagegen kein überprüfbares Maßkriterium. Gestaltung bleibt trotzdem wichtig: Du begründest etwa, warum die ruhige kreisförmige Außenkontur zum Auftrag passt. Technische und ästhetische Entscheidungen werden gemeinsam betrachtet.

Die Arbeitsumgebung verstehen

Viele CAD-Programme bieten eine Zeichen- oder Modellansicht, einen Modellbaum, ein Eigenschaftsfeld und Werkzeuge zur Geometrieerzeugung. Im Modellbaum erkennst du Abhängigkeiten: Eine Tasche kann beispielsweise von einer Skizze abhängen, die auf einer Ebene liegt. Im Eigenschaftsfeld änderst du Maße und Positionen nachvollziehbar. Die Ansicht hilft dir beim Betrachten; sie ersetzt keine numerische Prüfung.

Parametrisches Modellieren verknüpft Geometrie mit Maßen und Bedingungen. Änderst du einen Parameter, berechnet das Programm abhängige Merkmale erneut. Direktes Modellieren verändert ausgewählte Flächen oder Körper unmittelbar. Beide Ansätze können für Entwürfe geeignet sein. Entscheidend ist, ob die gewünschte Änderung kontrolliert gelingt und dein Arbeitsstand für andere nachvollziehbar bleibt. Beispiele in diesem Kurs sind softwareübergreifend; Begriffe wie Aufpolstern, Extrusion oder Pad können dieselbe grundlegende Absicht ausdrücken. Dokumentiere die tatsächlich verwendete Programmversion.

Vor dem ersten Modell legst du Millimeter, einen sinnvollen Ursprung, die aktive Konstruktionsebene und den Speicherort fest. Teste Auswählen, Abwählen, Zoomen, Ansichtswechsel, Rückgängig und Speichern an einer Übungsdatei. Bei Touch-Bedienung helfen größere Bedienelemente und ein deutlich sichtbares Auswahlfeedback. Unterscheide die Auswahl einer Fläche, einer Kante und des ganzen Körpers. Eine versehentlich ausgewählte Kante kann einen völlig anderen Befehl auslösen als ein ausgewähltes Bauteil.

Den Lern- und Arbeitsprozess planen

Die folgende Planung ist ein Vorschlag zur schulischen Ausgestaltung des 40-Stunden-Lernfelds. Partnerarbeit, Medienauswertung und Reflexion sind in den Arbeitsphasen enthalten.

Phase	Geplante Unterrichtsstunden	Sichtbares Zwischenergebnis
Auftrag und CAD-Arbeitsplatz erschließen	4	Anforderungsliste, sichere Übungsdatei
Skizzen, Maße und Projektionen verstehen	6	Bemaßte Skizze und Ansichten
Verfahren der Körpererzeugung vergleichen	8	Kleine Vergleichsmodelle mit Verfahrensbegründung
Objekte verändern und kombinieren	6	Dokumentierte Transformationsversuche
Beruflichen Modellfall bearbeiten	10	Fassungsrohling und vollständige Entwurfsunterlagen
Prüfen, präsentieren und Lernnachweis erbringen	6	Prüfprotokoll, Präsentation, Reflexion

Ablaufschema: Auftrag verstehen → Anforderungen festlegen → Skizze und Verfahren planen → Modell erzeugen → unabhängig prüfen → Ergebnis erläutern → Arbeitsweg verbessern. Entdeckst du einen Fehler, gehst du gezielt zum verursachenden Schritt zurück. Du beginnst nicht ohne Diagnose immer wieder von vorn.

Skizzen, Maße und technische Ansichten

Zweidimensionale Geometrie als Grundlage

Eine Skizze liegt zunächst in einer Ebene. Punkte bestimmen Positionen; Linien, Kreise und Bögen beschreiben Konturen. Eine Konstruktionslinie kann eine Achse markieren, ohne selbst zur Materialbegrenzung zu gehören. Für eine typische Volumenextrusion brauchst du eine geeignete geschlossene Kontur. Zwei Endpunkte, die auf dem Bildschirm zusammenzuliegen scheinen, können mathematisch noch getrennt sein.

Geometrische Bedingungen legen Beziehungen fest: koinzident bedeutet am selben Ort, konzentrisch bedeutet mit gemeinsamem Mittelpunkt, parallel bedeutet mit gleicher Richtung und tangential bedeutet mit gemeinsamer Berührungsrichtung an der Kontaktstelle. Maßbedingungen legen beispielsweise Abstand oder Durchmesser fest. Ein Kreis besitzt in einer ebenen Skizze zunächst zwei Lagefreiheiten für seinen Mittelpunkt und eine Größenfreiheit. Mittelpunkt im Ursprung plus Durchmessermaß bestimmt diesen Kreis vollständig.

Unterbestimmt heißt, dass noch eine ungewollte Bewegungs- oder Änderungsmöglichkeit bleibt. Überbestimmt heißt, dass Bedingungen sich widersprechen oder unnötig doppeln. Setze deshalb zuerst die beabsichtigten Beziehungen und anschließend die nötigen Maße. Eine vollständig bestimmte Skizze ist hilfreich, aber kein Beweis für einen richtigen Auftrag: Auch ein falscher Durchmesser lässt sich vollständig festlegen.

Bild 1: Eine zweidimensionale CAD-Skizze bildet den Ausgangspunkt für ein räumliches Merkmal. Die historische FreeCAD-Oberfläche dient der Prinziperklärung; Schaltflächen deiner Version können anders aussehen. Die Rechteangaben stehen im Medienverzeichnis.

Koordinaten, Radius und Durchmesser sicher verwenden

Das Koordinatensystem macht Positionen eindeutig. In der XY-Ebene besitzt ein Punkt die Koordinaten x und y; für den Raum kommt z hinzu. Im Modellfall liegt die Unterseite bei z = 0, die Höhe wächst in positiver z-Richtung. Der Ursprung ist der gemeinsame Nullpunkt. Ein Raster unterstützt das Zeichnen, garantiert aber ohne passende Fang- und Maßbedingungen noch keine Genauigkeit.

Der Radius r reicht vom Mittelpunkt zum Kreisrand, der Durchmesser D durch den Mittelpunkt von Rand zu Rand. Es gilt D = 2r. Für D = 8 mm ist r = 4 mm. Trägst du versehentlich 8 mm in ein Radiusfeld ein, entsteht ein Kreis mit 16 mm Durchmesser. Kontrolliere deshalb sowohl die Bezeichnung des Eingabefeldes als auch das Ergebnis.

Situation	Richtige Interpretation	Häufiger Fehler
Kreis mit Durchmesser 8 mm	Radius 4 mm	Durchmesser in ein Radiusfeld eintragen
Mittelpunkt x = 0; y = 0	Kreis ist auf den Ursprung bezogen	Nach Augenmaß nahe am Ursprung platzieren
Skizze in der XY-Ebene	Alle Skizzenpunkte haben dieselbe z-Lage	Eine seitliche Ansicht mit einer anderen Ebene verwechseln
Modellmaße in Millimetern	8 mm bleiben im Modell 8 mm	Zentimeter oder Zoll stillschweigend als Millimeter behandeln
Zeichnungsmaßstab 2:1	8 mm werden auf Papier 16 mm lang dargestellt	Die Maßzahl ebenfalls auf 16 mm ändern

Die Maßzahl in einer technischen Zeichnung beschreibt das tatsächliche Sollmaß unabhängig vom Darstellungsmaßstab. Die Ausgabegröße eines Screenshots ist dagegen kein verlässlicher Maßstab. Verwende zum Bemaßen die Geometrie beziehungsweise die Zeichnungsfunktion des CAD-Programms.

Drei-Tafel-Projektion: denselben Körper aus drei Richtungen verstehen

Bei der orthogonalen Projektion verlaufen die Projektionsstrahlen senkrecht zur jeweiligen Bildebene. Die Drei-Tafel-Projektion verbindet Vorderansicht, Draufsicht und Seitenansicht. Sie erzeugt selbst keinen Körper, sondern beschreibt und überprüft räumliche Geometrie durch zusammengehörige zweidimensionale Ansichten. Eine räumliche Präsentationsansicht ergänzt diese Angaben.

Bild 2: Das Projektionsschema veranschaulicht die senkrechte Abbildung räumlicher Punkte auf eine Ebene. Verfolge gedanklich, welche räumliche Information in einer einzelnen Ansicht fehlt.

Ansicht	Sichtbare Maßrichtungen im festgelegten Modellkoordinatensystem	Aussage beim runden Rohling
Draufsicht auf XY	x und y	Zwei konzentrische Kreise zeigen Außenkontur und Taschenöffnung
Vorderansicht auf XZ	x und z	Außenbreite und Gesamthöhe werden sichtbar
Seitenansicht auf YZ	y und z	Die Rotationssymmetrie ergibt dieselben Außenabmessungen wie vorn
Zusätzlicher Achsenschnitt	Radius beziehungsweise Breite und Höhe	Wand, Taschenboden und Taschentiefe werden unmittelbar erkennbar

Ansichten gehören zusammen: Die Breite der Vorderansicht muss zur Breite der Draufsicht passen; die Höhe muss zwischen Vorder- und Seitenansicht übereinstimmen. Verdeckte Innenkonturen benötigen eine geeignete Darstellung. Ein Schnitt zeigt den gedanklich aufgeschnittenen Körper und erleichtert das Verständnis einer Blindtasche. Er stellt keine zusätzliche reale Trennstelle des Werkstücks dar.

Bild 3: Vergleich zweier Projektionsmethoden und ihrer Ansichtsanordnung. Bei der Methode des ersten Winkels liegt die Draufsicht unter der Vorderansicht und die Ansicht von rechts links davon; bei der Methode des dritten Winkels ist diese Anordnung anders. Lege die verwendete Methode eindeutig fest und mische beide Systeme nicht. Das Schema ersetzt keine vollständige Zeichnungsnorm.

Eindeutig bemaßen und Entwurfsunterlagen lesen

Eine technische Zeichnung enthält die Ansichten, Maße und Zusatzangaben, die zum Verständnis des Arbeitsstands nötig sind. Maßlinien mit Begrenzungen und Maßhilfslinien ordnen die Maßzahl einer Geometrie zu. Das Durchmesserzeichen Ø macht bei runden Konturen klar, dass kein Radius gemeint ist. Symmetrie- und Mittellinien verdeutlichen die Lagebeziehungen.

Bild 4: Allgemeines Beispiel einer technischen Bemaßung. Betrachte die Zuordnung von Maßzahl, Maßlinie und Bauteilkontur. Die Abbildung ist ein Lernbeispiel und keine Bestätigung, dass eine eigene Zeichnung bereits alle geltenden Normanforderungen erfüllt.

Bemaße so, dass andere den Entwurf ohne Schätzen verstehen. Vermeide widersprüchliche Doppelbemaßungen. Wenn Gesamthöhe 4 mm und Taschentiefe 3 mm festgelegt sind, ergibt sich die Bodendicke 1 mm. Eine zusätzliche Bodenangabe muss dann als abgeleitete Information erkennbar sein oder eindeutig mit den anderen Vorgaben übereinstimmen. Eine konkrete Fertigungstoleranz wird durch den Auftrag beziehungsweise die fachliche Planung festgelegt; eine Zahl mit zwei Nachkommastellen erzeugt allein keine Toleranzregel.

Typischer Lesefehler: Ein schattierter Innenbereich wird als Loch durch das gesamte Werkstück interpretiert. Gegenprüfung: Suche den Achsenschnitt und die Taschentiefe. Ein offener Hohlraum an der Oberseite kann einen Boden besitzen. Die technische Darstellung muss diese Unterscheidung deutlich machen.

Aus Profilen entstehen räumliche Körper

Volumenkörper, Flächen und Netze unterscheiden

Ein Volumenkörper beschreibt einen räumlichen Materialbereich mit geschlossener Begrenzung. Eine Fläche besitzt geometrisch keine Materialdicke. Sie kann gekrümmt sein und räumlich aussehen, ohne bereits ein Volumen einzuschließen. Ein Dreiecksnetz nähert eine Oberfläche durch viele kleine Dreiecke an. Ein geschlossenes, fehlerfreies Netz kann eine Körperoberfläche beschreiben; eine beliebige Netzdatei ist aber noch kein geprüfter fertigungstauglicher Körper.

Ein einteiliges Werkstück soll im endgültigen Arbeitsprodukt als ein zusammenhängender Materialkörper vorliegen. Dafür darfst du während der Konstruktion mehrere Hilfsobjekte verwenden. Mehrere gruppierte Objekte werden durch das Gruppieren jedoch nicht zu einem zusammenhängenden Materialvolumen. Ebenso beweist ein schöner Glanz im Renderbild weder Geschlossenheit noch ausreichende Wandstärke.

Grundkörper wie Quader, Zylinder, Kugel und Kegel sind ein schneller Einstieg. Ein zylindrischer Grundkörper verlangt Radius oder Durchmesser, Höhe, Lage und Achsrichtung. Mit anschließender Kombination lassen sich auch komplexere Formen aufbauen. Bei einem schlichten rotationssymmetrischen Rohling kann ein Zylinder besonders übersichtlich sein; eine frei geformte Schmuckfläche braucht einen anderen Ansatz.

Extrusion: ein Profil geradlinig ausziehen

Bei einer Extrusion wird ein ebenes Profil entlang einer geraden Richtung fortgeführt. Ein Kreis kann so die Grundlage eines Zylinders bilden, ein Rechteck die eines Quaders. Für ein geschlossenes Materialvolumen müssen auch die erforderlichen Abschlussflächen vorhanden sein. In flächenorientierten Programmen ist deshalb ausdrücklich der Volumenkörpermodus zu wählen beziehungsweise die Hülle zu schließen. Die offizielle Rhino-Hilfe unterscheidet die erzeugte Fläche von der Option zum geschlossenen Körper; FreeCAD bezeichnet das entsprechende aufbauende Merkmal beispielsweise als Pad beziehungsweise Aufpolstern.

Vorgehen: Lege Profil und Ebene fest, prüfe die Kontur, wähle Richtung und Länge, kontrolliere die Vorschau und bestätige erst danach. Bei einer Kreisfläche mit r = 4 mm und einer Extrusionshöhe h = 4 mm beträgt das Volumen:

$V=A\cdot h=\pi r^{2}h=\pi \cdot (4\mathrm{m}\mathrm{m}{)}^2\cdot 4\mathrm{m}\mathrm{m}=64\pi {\mathrm{m}\mathrm{m}}^3.$

Die Formel gilt hier für einen geraden Zylinder ohne Ausschnitte. Ein häufiger Fehler ist das Extrudieren in die falsche Richtung: Eine Skizze bei z = 4 kann nach oben oder nach unten ausgezogen werden. Kontrolliere die tatsächlichen Grenzkoordinaten und verlasse dich nicht allein auf die sichtbare Vorschau.

Bild 5: Aufpolstern erzeugt aus einer geeigneten Skizze ein räumliches Merkmal. Vergleiche mit Bild 1: Welche Information liefert die Skizze, welche die Extrusionslänge?

Bild 6: Das OpenSCAD-Beispiel zeigt eine mittige Extrusion. Bei einer insgesamt 4 mm langen symmetrischen Extrusion um z = 0 liegen die Grenzen bei z = −2 und z = +2. Das ist eine andere Positionierung als die Extrusion von z = 0 bis z = 4.

Rotation: ein Profil um eine Achse führen

Beim Erzeugen eines Rotationskörpers wird ein geeignetes Querschnittsprofil um eine festgelegte Achse geführt. Ein Vollumlauf beträgt 360°. Ein seitlich zur Achse angeordnetes Rechteck kann einen ringförmigen Körper erzeugen; ein Profil mit einem Bodenteil kann einen becherartigen Rohling beschreiben. Entscheidend sind Profil, Achse, Winkel und das erzeugte Ergebnisobjekt. Die allgemeine Funktion „Revolve“ kann je nach Programm und Eingabe zunächst eine Fläche erzeugen; die Körperprüfung bleibt deshalb nötig.

Nicht verwechseln: Eine Objektrotation verändert nur die Lage eines vorhandenen Körpers. Eine Rotation zur Körpererzeugung führt ein Profil um eine Achse und erzeugt daraus neue Geometrie. Drehe außerdem nicht unüberlegt ein Profil, das die Achse kreuzt oder sich selbst überschneidet: Dadurch können überlagerte oder ungültige Bereiche entstehen. Für den Modellfall wird später ein einfaches geschlossenes Profil auf einer Seite der Achse angegeben.

Bild 7: Die Animation veranschaulicht die Entstehung eines Torus aus einem Kreisprofil. Der Abstand des Profilmittelpunkts zur Drehachse und der Radius des Profils sind unterschiedliche Größen. Die Animation erklärt das Prinzip; der spätere Fassungsrohling besitzt ein anderes Querschnittsprofil.

Loft: mehrere Querschnitte miteinander verbinden

Ein Loft führt eine Form durch mehrere vorgegebene Profile. Du legst die Querschnitte in ihrer räumlichen Reihenfolge fest. Ein Kreis mit Durchmesser 6 mm bei z = 0 und ein Kreis mit Durchmesser 8 mm bei z = 4 können bei geradlinigem Verlauf eine sich erweiternde Außenform ergeben. Zwei gleich große Kreise können dagegen einen zylindrischen Übergang beschreiben. Bei einem reinen Flächenloft fehlen gegebenenfalls die Abschlussflächen; ein geschlossener Körper ist gesondert nachzuweisen.

Lofts eignen sich für wechselnde Querschnitte, etwa den Übergang einer Schmuckform von schmal zu breit. Profilreihenfolge, Kurvenrichtung und die Nahtposition geschlossener Kurven beeinflussen das Ergebnis. Eine unerwartete Verdrehung kann durch nicht zueinander passende Anfangspunkte entstehen. Ordne deshalb die Profile und ihre Richtungen, bevor du die Vorschau beurteilst. Viele Profile machen die Form nicht automatisch besser: Unnötige Zwischenprofile können Wellen oder schwer kontrollierbare Änderungen verursachen.

Vergleich im Übungsmodell: Baue zwei parallele Kreisprofile auf getrennten Ebenen auf. Erzeuge zuerst einen geradlinigen Übergang. Verschiebe anschließend in einer Kopie das obere Profil frei und danach numerisch um 1 mm in x-Richtung. Beschreibe, wie aus einem achsgleichen Übergang eine seitlich versetzte Form wird. Der Versuch gehört zur Verfahrensauswahl; er ändert nicht die Vorgaben des späteren Rohlings.

Flächenkonstruktion: Formgrenzen gezielt aufbauen

Bei der Flächenkonstruktion entwickelst du einzelne Begrenzungsflächen aus Kurven, Profilen oder Kontrollpunkten. Das ist bei organischen Schmuckformen nützlich. Eine NURBS-Fläche ist eine mathematisch beschriebene, durch geeignete Kontrollinformationen beeinflussbare Fläche; für dieses Lernfeld musst du ihre Form steuern und prüfen können, nicht die zugrunde liegenden Funktionen herleiten.

Bild 8: Eine räumliche Freiformfläche kann über Kontrollpunkte verändert werden. Ihre gekrümmte Darstellung bedeutet noch nicht, dass sie Materialdicke besitzt oder bereits einen geschlossenen Körper bildet.

Wenn aus Flächen ein Volumenkörper werden soll, müssen alle Begrenzungen zusammenpassen und die Hülle geschlossen sein. Ein kleiner Spalt kann im schattierten Bild unsichtbar bleiben. Nutze daher die Geometrieprüfung und die Anzeige offener Kanten. Die Herstellerdokumentation beschreibt offene Kanten als nicht mit einer weiteren Flächenkante verbundene Begrenzungen; ein gültiger geschlossener Körper besitzt solche freien Ränder nicht.

Für den Fassungsrohling wären äußere Mantelfläche, innere Mantelfläche, Unterseite, Taschenboden und oberer Kreisring passend aufeinander abzustimmen. Das erklärt die Körpergrenze gut, ist für den einfachen Auftrag aber aufwendiger als eine Grundkörper-Taschen-Konstruktion. Ein Verfahren ist dann sinnvoll, wenn es Form, Änderbarkeit und Prüfung unterstützt.

Verfahren anhand der Form auswählen

Verfahren oder Darstellung	Besonders geeignet für	Zentrale Kontrollfrage
Drei-Tafel-Projektion	Räumliche Geometrie planen, kommunizieren und prüfen	Stimmen die Ansichten miteinander überein?
Grundkörpermodellierung	Bauteile, die sich aus einfachen Körpern entwickeln	Stimmen Abmessungen, Lage und Körperzahl?
Extrusion	Gleichbleibender Querschnitt entlang einer geraden Richtung	Ist die Kontur geeignet und die Richtung richtig?
Rotation zur Körpererzeugung	Achssymmetrische Formen	Sind Profil, Drehachse und Winkel eindeutig?
Loft	Übergänge zwischen unterschiedlichen Querschnitten	Sind Profile geordnet und ohne ungewollte Verdrehung verbunden?
Flächenkonstruktion	Gezielt gestaltete Freiformflächen und komplexe Übergänge	Ist die erforderliche Hülle wirklich geschlossen und gültig?

Fachvideo zur Berufsorientierung im CAD: „Simple jewelry design: part 1“, Rhino Tutorials. Das englischsprachige Video zeigt Schmuckmodellierung in einer älteren Rhino-für-Mac-Oberfläche. Beobachte den Übergang von Entwurf und Kurven zu räumlicher Form. Notiere zwei geometrische Entscheidungen und erläutere sie anschließend auf Deutsch. Für die Kursbearbeitung ist kein Kauf dieser Software erforderlich; verwende deine bereitgestellte Anwendung.

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Fortfahren Ausblenden

Das Video wird im Originalplayer eingebunden und ist nicht als frei bearbeitbare OER ausgewiesen. Wenn externe Videos nicht zugelassen sind, kannst du dieselben Begriffe anhand der Bilder und der Vergleichstabelle dieses Kapitels erarbeiten.

Objekte im Raum verändern und verantwortungsvoll arbeiten

Frei entwerfen und numerisch festlegen

Freies Arbeiten erlaubt dir, eine Form zunächst mit der Maus, einem Stift oder einem Manipulator zu entwickeln. Du kannst Proportionen vergleichen, eine Kurve skizzieren oder ein Hilfsobjekt verschieben. Numerisches Arbeiten legt anschließend überprüfbare Werte fest. Beide Arbeitsweisen ergänzen sich: Freie Gestaltung eröffnet Varianten; Maße und Beziehungen machen die gewählte Variante reproduzierbar.

Bei einer Verschiebung erhalten alle Punkte denselben Verschiebungsvektor. Wird P mit x = 2, y = 1 und z = 0 um 3 mm in x und 1 mm in z bewegt, liegt P danach bei x = 5, y = 1 und z = 1. Bei einer Objektdrehung müssen Drehachse, Drehzentrum und Winkel feststehen. Ein Punkt mit x = 2 und y = 0 liegt nach einer positiven 90°-Drehung um die z-Achse im rechtshändigen Koordinatensystem bei x = 0 und y = 2.

Positionieren bedeutet, ein Objekt auf die geforderte Lage zu bringen. Für die Tasche des Modellfalls müssen beispielsweise die Mittelpunkte von Außenkreis und Taschenkreis auf derselben Achse liegen. Eine bloße Übereinstimmung in einer Ansicht reicht nicht; prüfe alle relevanten Koordinaten.

Handlung	Freier Versuch in einer Kopie	Numerischer Abschluss und Prüfung
Erzeugen	Kreis ungefähr in die Skizze zeichnen	Mittelpunkt und Durchmesser festlegen
Bewegen	Hilfskörper am Manipulator verschieben	Zielkoordinaten beziehungsweise Verschiebungsvektor eintragen
Drehen	Lage durch Ziehen um eine Achse erkunden	Drehachse, Zentrum und Winkel kontrollieren
Verformen	Kontrollpunkt einer Übungsfläche ziehen	Definierte Profilmaße oder Punktkoordinaten setzen und Form prüfen
Positionieren	Form annähernd zur Bezugsgeometrie ausrichten	Ursprung, Ebenen und Achsenbezug eindeutig herstellen
Kombinieren	Überlagerung von Hilfskörpern visuell erproben	Operation wählen und zusammenhängendes Ergebnis prüfen

Die Kameradrehung verändert nur deine Sicht auf das Modell. Eine Objekttransformation verändert dagegen die Lage der Geometrie. Beobachte die Koordinaten: Bleiben sie bei einer anderen Ansicht gleich, wurde die Kamera bewegt. Diese Unterscheidung verhindert, dass eine optisch gedrehte Ansicht irrtümlich als neu positioniertes Werkstück dokumentiert wird.

Verformen und skalieren mit Blick auf die Funktion

Beim Verformen ändern sich Form oder Proportionen. Das kann durch gezielte Profiländerung, Kontrollpunktbewegung oder programmspezifische Deformationswerkzeuge erfolgen. Arbeite zunächst an einer Kopie. Nach jeder Änderung prüfst du die betroffenen Maße und die Gültigkeit. Besonders bei Freiformen können lokale Wandbereiche dünner werden, obwohl die Außenform harmonisch wirkt.

Eine gleichmäßige Skalierung vergrößert alle Längen mit demselben Faktor s. Flächen ändern sich mit s², Volumina mit s³. Wird ein Körper von Außendurchmesser 8 mm auf 10 mm skaliert, ist s = 10/8 = 1,25. Dann wächst auch eine ursprünglich 6 mm breite Tasche auf 7,5 mm. Soll nur der Außendurchmesser wachsen, ist deshalb eine gezielte Parameteränderung sinnvoller. Eine Skalierung ist keine automatische Anpassung an einen anderen Stein.

Gestaltung beurteilen: Vergleiche die Wirkung einer breiteren Wand mit einer schlankeren Variante. Beschreibe Proportion und Lichtwirkung, aber trenne diese Aussagen von Festigkeitsbehauptungen. Aus einem Renderbild lässt sich die Belastbarkeit einer späteren Legierung nicht zuverlässig ablesen. Material, Herstellungsweg und tatsächliche Belastung gehören in die fachliche Weiterprüfung.

Körper mit booleschen Operationen kombinieren

Die Vereinigung umfasst den gesamten von mindestens einem Ausgangskörper belegten Materialbereich; Überlappungen werden einmal gezählt. Die Differenz entfernt den Bereich eines Werkzeugkörpers aus einem Grundkörper. Die Schnittmenge behält nur den gemeinsam belegten Bereich. Bei der Differenz ist die Reihenfolge wesentlich: Grundkörper minus Werkzeugkörper ist im Allgemeinen etwas anderes als Werkzeugkörper minus Grundkörper.

Operation	Gedankliche Materialwirkung	Berufsnahes Beispiel
Vereinigung	Materialbereiche zusammenführen	Ein Schmuckelement und einen überlappenden Ansatz als einen Körper entwerfen
Differenz	Materialbereich abziehen	Aus einem Grundzylinder eine Blindtasche entfernen
Schnittmenge	Gemeinsamen Bereich behalten	Überlappungsbereich zweier Hilfskörper untersuchen

Für robuste Lernmodelle verwendest du gültige Körper und eindeutige Überlappungen. Punkt- oder Kantenberührung kann zu ungeeigneten oder nicht zusammenhängenden Ergebnissen führen. Ein Werkzeugkörper für eine von oben offene Tasche reicht sinnvollerweise etwas über die Oberseite hinaus; sein unteres Ende legt den Taschenboden fest. Hilfskörper werden nach der Operation ausgeblendet beziehungsweise nicht als zusätzliche Werkstücke exportiert. Prüfe abschließend die tatsächliche Anzahl zusammenhängender Körper.

Fremdsprachige Hilfen gemeinsam erschließen

Englische Befehlsnamen tauchen in Fachvideos, Dokumentationen und Dateiformaten häufig auf. Du musst nicht jedes Wort übersetzen. Bestimme zuerst die Arbeitsabsicht, vergleiche die Abbildung und überprüfe im eigenen Programm, welche Wirkung die Funktion besitzt. Nutze die Dokumentation als Quelle, nicht einen geratenen Menüpfad.

Englischer Begriff	Bedeutung im Arbeitsauftrag
sketch	zweidimensionale Skizze
constraint	geometrische oder maßliche Bedingung
extrude oder pad	Profil entlang einer Richtung ausziehen beziehungsweise aufpolstern
revolve	Profil um eine Achse führen
loft	Übergang durch mehrere Profile
pocket	Material mit einem Taschenmerkmal entfernen
through all	durch den gesamten betroffenen Körper
solid und surface	Volumenkörper und Fläche
boolean difference	Volumendifferenz
placement	Lage beziehungsweise Positionierung

Partnerverfahren: Eine Person bedient und erklärt, die andere liest Vorgaben und prüft. Danach tauscht ihr die Rollen. Bei einem Fehler beschreibt ihr zuerst die Beobachtung, dann eine vermutete Ursache und schließlich einen prüfbaren Korrekturschritt. Die kontrollierende Person übernimmt nicht einfach die gesamte Konstruktion. So werden Fachsprache und selbstständige Bedienung bei beiden gefördert.

Arbeits-, Gesundheits-, Umwelt- und Datenschutz

Richte den Bildschirmarbeitsplatz so ein, dass Darstellung und Eingabemittel gut erreichbar sind, störende Reflexionen vermieden werden und eine angepasste Arbeitshaltung möglich ist. Vergrößere kleine Geometrie am Bildschirm, statt dauerhaft in eine ungünstige Haltung zu gehen. Wechsle entsprechend der betrieblichen Organisation zwischen Bildschirmarbeit, Zeichnungsbesprechung und anderen geeigneten Tätigkeiten. ArbStättV Anhang 6 und ASR A6 behandeln die Gestaltung von Bildschirmarbeit; eine allgemeine minutengenaue Pausenregel wird hier nicht behauptet.

Sichere Simulation: Alle Körper, Ausschnitte und Varianten entstehen digital oder als Papierdarstellung. Fräsen, Gießen, Lasern, Arbeiten mit Harzen oder anderen Gefahrstoffen, Elektroarbeiten und gesundheitlich relevante Maßnahmen werden nicht aus diesem Kurs heraus selbstständig ausgeführt. Reale Arbeiten setzen eine passende Gefährdungsbeurteilung, betriebliche Unterweisung und qualifizierte Anleitung voraus. Der digitale Entwurf allein berechtigt nicht zur Maschinenbedienung.

Datenschutz und Urheberrecht: Nutze nur die synthetischen Auftragsdaten dieses Kurses. Lade keine echten Kundennamen, Fotos wertvoller privater Schmuckstücke, Schülerdaten oder vertraulichen Betriebszeichnungen in fremde Dienste. Verwende freigegebene Speicherorte und Zugriffsrechte. Eine Dateisicherung schützt vor Verlust; ein zugelassener gemeinsamer Ordner erleichtert nachvollziehbare Zusammenarbeit. Beides ersetzt nicht die Entscheidung, wer die Daten überhaupt erhalten darf.

Externe Video- und Lernangebote können Verbindungen zu Drittanbietern herstellen. Nutze sie nach den Vorgaben deiner Schule oder deines Betriebs. Die lokalen Texte, Tabellen und Übungsaufgaben bleiben als Alternative verwendbar. Fremde Bilder, Modelle und Schriften werden nicht allein durch Auffindbarkeit frei nutzbar; prüfe Quelle, Urheber und Lizenz. Im Medienverzeichnis dieses Kurses sind die verwendeten Dateien einzeln zugeordnet.

Nachhaltigkeit: Kläre Formfehler und Varianten möglichst vor einer realen Materialbearbeitung. Das kann unnötige Probestücke und Ausschuss vermeiden. Entscheide trotzdem nicht allein nach minimalem Volumen: Eine zu schwache Form kann zu Reparaturen oder Verlust führen. Verwende nachvollziehbare Parameter und Versionen, damit Verbesserungen ohne unnötigen Neubeginn möglich sind. Für Vorschauen genügt oft eine einfache Darstellung; aufwendige Renderberechnungen sind nur sinnvoll, wenn sie eine konkrete Gestaltungsfrage klären.

Beruflicher Modellfall: ein Fassungsrohling

Auftrag und Grenzen des Lernarbeitsprodukts

Die fiktive Werkstatt „Atelier Lernform“ benötigt einen einteiligen runden Fassungsrohling. Du entwirfst einen zusammenhängenden Volumenkörper und präsentierst Konstruktion und Unterlagen zur Weiterbearbeitung. Alle Angaben sind synthetische Unterrichtsdaten.

Das Grundmodell ist ein Rohling, keine fertige Fassung. Ein frei passender Stein könnte aus der geraden offenen Tasche herausgehoben werden; ein geometrischer Rückhalt nach oben fehlt. Steinauflage, Sitz, Fassverfahren, Werkstoffzustand und Bearbeitungszugaben sind offen. Eine reale Fassung sowie Fertigungs-, Maschinen- und Gefahrstoffarbeiten erfordern qualifizierte Prüfung und Anleitung. Hier arbeitest du ausschließlich virtuell. Das Grundmodell enthält keine Fasen, Rundungen oder Schrägen.

Merkmal	Synthetische Auftragsvorgabe
Einheit	Millimeter
Außendurchmesser	8,00 mm
Gesamthöhe	4,00 mm
Zentrale Blindtasche	Durchmesser 6,00 mm; Tiefe von oben 3,00 mm
Verbleibender Boden	1,00 mm
Radiale Wanddicke	1,00 mm
Mittelpunkt beider Kreiskonturen	x = 0; y = 0
Höhenlagen	Unterseite z = 0; Taschenboden z = 1; Oberkante z = 4
Endzustand	Ein zusammenhängender, geometrisch gültiger Volumenkörper
Nicht Bestandteil des Grundmodells	Stein, Öse, Fasen, Rundungen, Fertigungszugaben und reale Fertigungsfreigabe

Die Wanddicke von 1,00 mm ist keine allgemeingültige Mindestwanddicke für Schmuckfassungen. Werkstoffkennwerte und Schrumpfungszuschläge werden nicht erfunden. Für die reale Weiterbearbeitung muss eine Fachkraft Stein, Legierung, Fertigungsverfahren und Fassarbeit berücksichtigen.

Konstruktion planen und verständlich begründen

Für den rotationssymmetrischen Rohling eignen sich Extrusion mit anschließender Tasche und Rotation eines Querschnitts. Die Extrusionslösung trennt Außenform und Materialabtrag; die Rotation beschreibt Wand und Boden in einem Profil. Beide Wege liefern dieselbe Sollgeometrie.

Loft und Flächenkonstruktion sind möglich, hier aber aufwendiger. Wähle nach Eignung und Änderbarkeit. Skizziere Außenform, Tasche und Achsenschnitt und bestimme, welche Maße unabhängig veränderbar bleiben sollen.

Ablauf: Auftrag klären → Skizze und Parameter festlegen → Körper und Tasche erzeugen → prüfen → dokumentieren → präsentieren. Bei Fehlern kehrst du gezielt zum verursachenden Schritt zurück.

Musterlösung A: Extrusion und Blindtasche

Vorbereiten: Lege ein CAD-Dokument in Millimetern an, beispielsweise LF4_Rohling_A01. Verwende die XY-Ebene als Grundebene und z als Höhenrichtung.

Außenkontur: Zeichne zunächst frei einen Kreis. Lege dann den Mittelpunkt numerisch auf den Ursprung und den Durchmesser auf 8 mm. Verlangt das Feld einen Radius, trägst du 4 mm ein. Bedingungen einer parametrischen Skizze legen Lage und Größe eindeutig fest.

Grundkörper: Extrudiere die geschlossene Kreisfläche 4 mm in positive z-Richtung. Unterseite und Oberseite liegen bei z = 0 und z = 4. Prüfe den Objekttyp: Eine extrudierte Kreislinie kann je nach Befehl zunächst nur eine Mantelfläche ergeben.

Tasche: Zeichne bei z = 4 einen Kreis mit Durchmesser 6 mm und Mittelpunkt x = 0; y = 0. Entferne Material 3 mm nach unten. „Durch alles“ wäre falsch: Der Boden würde fehlen. Die Dokumentation unterscheidet festgelegte Tiefe und Durchgangstasche.

Ergebnis: Berechne neu, blende Hilfsgeometrie aus und prüfe den Körper. Lösche keine benötigten Abhängigkeiten. Der Konstruktionsbaum lautet sinngemäß „Außenkreis → Grundkörper → Taschenkreis → Blindtasche“.

Mit geometrischen Grundkörpern ist auch eine Volumendifferenz möglich: Außenkörper minus positionierter Werkzeugkörper. Prüfe Auswahlreihenfolge und Überschneidung. Gruppieren allein entfernt kein Material und verbindet keine Volumen.

Musterlösung B: Rotation eines Querschnitts

Zeichne das geschlossene Profil in einer Ebene durch die z-Achse: r ist der Abstand zur Achse, z die Höhe; alle Koordinaten in Millimetern.

Profilpunkt	r	z
A	0	0
B	4	0
C	4	4
D	3	4
E	3	1
F	0	1
Profil schließen	Zurück zu A	Die letzte Kante schließt die Kontur

Drehe das Profil 360° um die z-Achse. Es liegt auf einer Seite der Achse und überschneidet sich nicht selbst. Boden und Ringwand entstehen zusammen. Bei einer Flächenrotation prüfst du zusätzlich die Geschlossenheit: Der Befehlsname „Revolve“ allein garantiert keinen Volumenkörper.

Dieselbe Form mit Loft und Begrenzungsflächen verstehen

Zwei achsgleiche Kreise mit Durchmesser 8 mm bei z = 0 und z = 4 ergeben bei geradlinigem Loft eine zylindrische Mantelform. Abschlussflächen und Tasche kommen hinzu. Andere Durchmesser verändern die Form. Kontrolliere Reihenfolge, Richtung und Nahtlage der Profile, um verdrehte Übergänge zu vermeiden.

Eine vollständige Flächenkonstruktion des Sollkörpers benötigt fünf zusammenpassende Begrenzungsflächen: den äußeren Zylindermantel bei r = 4 von z = 0 bis 4, den inneren Zylindermantel bei r = 3 von z = 1 bis 4, die äußere Bodenfläche bei z = 0, den Taschenboden bei z = 1 und die obere Kreisringfläche bei z = 4. Sie müssen zu einer geschlossenen Hülle verbunden sein. Eine schattierte Darstellung allein weist diese Geschlossenheit nicht nach.

Rechenlösung: Wand, Boden und Volumen

Der Durchmesserunterschied verteilt sich auf zwei gegenüberliegende Wände:

$t=(8-6)/2=1\mathrm{m}\mathrm{m}$

Bodendicke ist Gesamthöhe minus Taschentiefe:

$b=4-3=1\mathrm{m}\mathrm{m}$

Zylindervolumen ist Grundfläche mal Höhe. Die Radien sind 4 und 3 mm; die Tasche ist 3 mm tief:

$V_{aussen}=\pi \cdot 4^2\cdot 4=64\pi \mathrm{m}{\mathrm{m}}^{\mathrm{3}}$

$V_{Tasche}=\pi \cdot 3^2\cdot 3=27\pi \mathrm{m}{\mathrm{m}}^{\mathrm{3}}$

$V_{Rohling}=64\pi -27\pi =37\pi \mathrm{m}{\mathrm{m}}^{\mathrm{3}}\approx \mathrm{116,239}\mathrm{m}{\mathrm{m}}^{\mathrm{3}}$

Kontrollrechnung als Summe aus 1 mm hoher Bodenscheibe und 3 mm hoher Ringwand:

$V=\pi \cdot 4^2\cdot 1+\pi (4^2-3^2)\cdot 3=16\pi +21\pi =37\pi \mathrm{m}{\mathrm{m}}^{\mathrm{3}}$

Die Formeln gelten ohne Fasen oder Rundungen. Drei Nachkommastellen der Volumenanzeige belegen keine reale Fertigungsgenauigkeit. Eine Masse erfordert zusätzlich einen belegten oder als Übungswert gekennzeichneten Dichtewert.

Ansichten und erwartetes Lernarbeitsprodukt

Draufsicht: konzentrische Kreise mit Durchmessern 8 und 6 mm. Vorder- und Seitenansicht: Außenmaße jeweils 8 mm breit und 4 mm hoch. Ein zusätzlicher Achsenschnitt zeigt Tasche, Boden und Wanddicken. Ungeschnittene Ansichten benötigen korrekt gekennzeichnete verdeckte Konturen. Eine räumliche Ansicht ergänzt die Drei-Tafel-Projektion.

Arbeitsprodukt der Musterlösung – Entwurfsblatt A01: Die ausgefüllte Parametertabelle, das geschlossene Profil A–F, die Ansichtenbeschreibung und die Kontrollrechnung definieren den Rohling eindeutig. Der Entwurfsstand lautet „Grundgeometrie ohne reale Fertigungsfreigabe“. Du ergänzt deine bearbeitbare CAD-Datei, die bemaßte Zeichnung mit drei Ansichten und Achsenschnitt, eine räumliche Ansicht, dein tatsächlich ausgefülltes Prüfprotokoll und eine Änderungsnotiz. Ein neutrales Austauschformat kann ergänzen. Diese Musterlösung beschreibt ein Sollmodell, keine bereits ausgeführte CAD-Prüfung.

Fachliche Vertiefung: Im englischsprachigen Webinar „Designing Jewelry for Manufacturing with Rhino 6 – LIVE“ erläutert Gary Dawson den Zusammenhang von Schmuckentwurf und späterer Herstellung. Das Video vom 06.06.2019 zeigt einen anderen Entwurf und eine historische Oberfläche. Beobachte, welche Gestaltungsentscheidungen bereits beim Modellieren die weitere Bearbeitung beeinflussen. Übertrage die Fragestellung auf den Rohling; übernimm keine ungeprüften Fertigungsparameter.

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Qualität prüfen und den Entwurf übergeben

Sollwerte gezielt am virtuellen Werkstück prüfen

Prüfe unabhängig voneinander Maße, Lage, Verbindung und Körpergültigkeit. Wiederhole die betroffenen Prüfungen nach Änderungen. Eine überzeugende Darstellung beweist keine korrekte Geometrie.

Prüfmerkmal	Sollwert oder erwarteter Nachweis
Ausdehnung in x	−4 bis +4 mm
Ausdehnung in y	−4 bis +4 mm
Ausdehnung in z	0 bis 4 mm
Begrenzungsquader	8 × 8 × 4 mm
Wand und Boden	Im konzentrischen Grundmodell jeweils 1 mm
Taschenlage	Mittelpunkt x = 0; y = 0; Boden z = 1
Gesamtvolumen	37π mm³; gerundet 116,239 mm³
Körperstruktur	Genau ein zusammenhängender, geometrisch gültiger Volumenkörper
Zeichnung und Datei	Derselbe Entwurfsstand mit übereinstimmenden Maßen

Das Prüfprotokoll enthält Sollwert, Istwert, Prüffunktion, Ergebnis und Korrektur. Beschreibe Abweichungen messbar und untersuche ihre Ursachen.

Fehler systematisch untersuchen

Beobachtung	Mögliche Ursache	Gezielte Prüfung und Korrektur
Der Boden fehlt	Tasche durch alles eingestellt	Achsenschnitt und Taschenparameter prüfen; definierte Tiefe 3 mm setzen
Außenmaß doppelt so groß	Radius und Durchmesser verwechselt	Eingabefeld mit Zeichnung vergleichen; Radius 4 mm oder Durchmesser 8 mm verwenden
Modell ist nur eine Hülle	Fehlende Abschlussfläche oder ungeeigneter Extrusionsmodus	Objekttyp und offene Kanten prüfen; geschlossene Körpergrenze herstellen
Gegenüberliegende Wände unterschiedlich	Tasche nicht konzentrisch	Mittelpunktskoordinaten kontrollieren und Lage korrigieren
Ungewollte Änderungen mehrerer Maße	Gesamtes Objekt skaliert	Änderung zurücknehmen und den tatsächlich geforderten Parameter bearbeiten
Mehrere scheinbar verbundene Teile	Nur gruppiert oder ohne geometrische Verbindung	Zahl der Körper und Verbindungsbereich prüfen; Modellierungsweg korrigieren

Diagnosefall exzentrische Tasche: Ist der Taschenmittelpunkt um 0,30 mm in x-Richtung versetzt, sinkt die kleinste Wanddicke auf 0,70 mm; gegenüber steigt sie auf 1,30 mm. Das Gesamtvolumen bleibt 116,239 mm³, solange die Tasche vollständig innerhalb des Außenkörpers liegt. Ein richtiges Volumen beweist daher keine richtige Positionierung.

Diagnosefall Durchbruch: Bei einer versehentlichen Durchgangstasche bleiben nur die 4 mm hohen Ringwände. Das Volumen wäre $V=\pi (4^2-3^2)\cdot 4=28\pi \mathrm{m}{\mathrm{m}}^{\mathrm{3}}\approx \mathrm{87,965}\mathrm{m}{\mathrm{m}}^{\mathrm{3}}$. Die Rechnung hilft bei der Ursachenprüfung, ersetzt aber nicht den Achsenschnitt und die Kontrolle der Taschenparameter.

Dokumentiere Beobachtung, vermutete Ursache, Prüfung, bestätigte Ursache, Korrektur und Nachprüfung. Vergleiche plausible Ursachen, statt wahllos Werte zu ändern.

Gemeinsam prüfen und fremdsprachige Hilfe nutzen

Eine Person erklärt Konstruktion und Annahmen, die andere prüft Maße, Körperzahl und Unterlagen; danach wechselt ihr die Rollen. Nutzt die zweisprachige Begriffstabelle des vorherigen Kapitels. In der englischen Hilfe zu „Pocket“ bedeutet „Dimension“ festgelegte Tiefe, „Through all“ Durchgangstasche. Erkläre am Achsenschnitt, welche Einstellung den Boden erhält. Überprüfe unklare Übersetzungen an Hilfetext und virtueller Vorschau.

Daten übergeben, Ergebnis präsentieren und Ablauf verbessern

Verwende eindeutige Versionen wie LF4_Rohling_A01_v03 und notiere die Änderung zum Vorgänger. Zeichnung, Ansicht und Parametertabelle müssen denselben Stand zeigen. Öffne einen Export erneut und kontrolliere Einheit, Größe und Körperstruktur; Speichern allein bestätigt keine unveränderte Übertragung.

Übermittle nur benötigte Dateien mit synthetischen Kennungen. Echte Personen-, Kunden- oder Betriebsdaten gehören nicht in den Lernauftrag. Prüfe Metadaten, Zugriffsrechte und Speicherort. Lade Betriebsdaten nicht ungeprüft in öffentliche Dienste. Sichere bearbeitbare Ausgangsdaten und nachvollziehbare Versionen.

In der Präsentation erläuterst du Auftrag, Form, Achsenschnitt, Konstruktionsweg und Prüfergebnisse. Benenne offene Entscheidungen zur realen Fassung. Ein ansprechendes Bild belegt weder Maßhaltigkeit noch Steinhaltefunktion.

Fachvideo zur Darstellung: „Simple jewelry design: part 3“, Rhino Tutorials, englischsprachig und mit historischer Oberfläche. Beobachte, wie Materialdarstellung und Beleuchtung die Wirkung eines Schmuckentwurfs beeinflussen. Erkläre danach, welche Maß- und Funktionsnachweise zusätzlich zum Renderbild benötigt werden. Beide Videos dieses Modellfalls bleiben Originaleinbettungen ohne nachgewiesene offene Lizenz.

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Vergleiche in der Reflexion Plan und Ablauf: Welche Fehler, Änderungen und Prüfschritte waren entscheidend? Benenne eine Verbesserung, etwa das numerische Festlegen der Taschenlage vor dem Materialabtrag. Digitale Varianten können Probestücke sparen; Rechenzeit, Speicherung und Fertigung verbrauchen dennoch Ressourcen.

Fachliches Bewertungsraster für das Lernarbeitsprodukt

Das Raster bewertet nachvollziehbare Lernleistungen. Teilpunkte werden für die einzeln genannten Nachweise vergeben. Es ist keine amtliche Prüfungsordnung und begründet keine Ausbildungs-, Fertigungs- oder Fassfreigabe.

Bereich	Punkte	Objektive Kriterien und Teilpunkte
Auftragsanalyse	15	Maße und Einheit vollständig 5; Zweck als Rohling richtig erklärt 5; offene Entscheidungen zu Stein, Werkstoff und Weiterbearbeitung benannt 5
Konstruktionsplanung	10	Geeigneten Hauptweg begründet 5; Alternative sachlich verglichen 3; nachvollziehbaren Ablauf dokumentiert 2
Modellgeometrie	20	Ein zusammenhängender gültiger Körper 4; Außen-Ø und Gesamthöhe richtig 4; Taschen-Ø und Tiefe richtig 4; Boden richtig 4; Konzentrizität richtig 4
Numerische und freie Bearbeitung	10	Freien Bearbeitungsschritt dokumentiert 3; Lage oder Maß numerisch korrigiert 3; gezielte Änderung von Gesamtskalierung unterschieden 4
Zeichnung und Darstellung	15	Konsistente Drei-Tafel-Projektion 6; verständlicher Achsenschnitt 5; eindeutige Bemaßung mit Einheit 4
Prüfung und Diagnose	15	Volumenrechnung mit Rechenweg 5; Soll-Ist-Protokoll einschließlich Lage und Körperstruktur 5; Fehler mit Ursache, Korrektur und Nachprüfung erläutert 5
Zusammenarbeit und Fremdsprache	5	Dokumentiertes Partnerfeedback und Rollenwechsel 3; englischen Hilfetext fachlich richtig angewendet 2
Übergabe und Reflexion	10	Bearbeitbare Datei vollständig 3; konsistente Versionen 2; verständliche Präsentation mit Grenzen 3; konkrete Ablaufverbesserung 2
Gesamt	100	Summe aller erreichbaren Teilpunkte

Fehlender Boden, falsche Einheiten oder mehrere unverbundene Körper bedeuten, dass der Entwurf vor einer Übergabe überarbeitet werden muss, unabhängig von der erreichten Punktzahl. Die abschließende Bewertung bezieht sich auf das digitale Lernarbeitsprodukt. Für eine reale Fassung bleibt die qualifizierte auftragsbezogene Prüfung erforderlich.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste dein Wissen

Wähle jeweils genau eine fachlich richtige Antwort. Lies anschließend die Rückmeldung und vergleiche sie mit deinem Denkweg.

Welche Vorbereitung ist für einen nachvollziehbaren CAD-Entwurf entscheidend? (Auftragsmaße und Prüfkriterien vor der Modellierung festlegen) (!Maße aus einem perspektivischen Produktfoto ohne Referenz übernehmen) (!Die Einheiten erst beim abschließenden Export festlegen) (!Den Auftrag erst nach Fertigstellung mit dem Modell vergleichen)

Rückmeldung: Prüfkriterien verbinden Auftrag und Ergebnis. Ähnliche Vorlagen oder nachträglich geschätzte Maße ersetzen keinen Abgleich. Auch die Innengeometrie kann verbindliche Vorgaben enthalten; offene Angaben werden geklärt oder dokumentiert.

Ein Kreis soll 8 mm Durchmesser haben. Das Eingabefeld verlangt den Radius. Welchen Wert trägst du ein? (4 mm) (!8 mm) (!16 mm) (!2 mm)

Rückmeldung: Der Radius ist die Hälfte des Durchmessers. 8 mm im Radiusfeld würden einen doppelt so großen Durchmesser ergeben. Kontrolliere deshalb Feldbezeichnung und Ergebnismaß.

Welche Aussage beschreibt die Drei-Tafel-Projektion zutreffend? (Sie stellt denselben Körper durch zusammengehörige orthogonale Ansichten dar) (!Sie erzeugt aus drei Bildern automatisch einen geprüften Volumenkörper) (!Sie besteht aus drei perspektivischen Ansichten mit verschiedenen Blickwinkeln) (!Sie macht jede Bemaßung und jeden Achsenschnitt überflüssig)

Rückmeldung: Die Ansichten vermitteln räumliche Zusammenhänge und müssen zueinander passen. Die Projektion allein erzeugt weder einen Körper noch ersetzt sie notwendige Maß- und Schnittangaben.

Welches Verfahren eignet sich besonders für einen gleichbleibenden Querschnitt entlang einer geraden Richtung? (Extrusion eines geeigneten Profils) (!Loft durch unterschiedlich große Querschnitte) (!Freie Verformung einer nicht ebenen Fläche) (!Nachträgliche Skalierung eines beliebigen Körpers)

Rückmeldung: Eine Extrusion führt das Profil mit gleichbleibendem Querschnitt geradlinig fort. Unterschiedliche Loftprofile verändern den Querschnitt; Verformen oder Skalieren liefert den geforderten Aufbau nicht gezielt. Für einen Körper müssen die Begrenzungen geschlossen sein.

Ein Loft wird unerwartet verdreht. Welche Prüfung ist zuerst fachlich sinnvoll? (Reihenfolge und Richtung der Profile sowie ihre Nahtpositionen prüfen) (!Zusätzliche Profile einfügen ohne deren Richtung zu untersuchen) (!Die Nahtpositionen ignorieren weil sie nur die Anzeige betreffen) (!Das Rendernetz verfeinern um die geometrische Verdrehung zu beseitigen)

Rückmeldung: Ein Loft verknüpft Profile entsprechend ihrer Anordnung und Orientierung. Unpassende Richtungen oder Nahtlagen können Verdrehungen verursachen. Eine geänderte Darstellung beseitigt die Ursache nicht.

Wie erhältst du beim Modellfall aus einem Grundzylinder die zentrale Blindtasche? (Den passend positionierten Werkzeugbereich vom Grundkörper abziehen) (!Grundkörper und Werkzeugkörper nur gemeinsam gruppieren) (!Nur die Schnittmenge von Grundkörper und Werkzeugkörper behalten) (!Den Werkzeugkörper mit dem Grundkörper vereinigen)

Rückmeldung: Die Differenz entfernt Material aus dem Grundkörper. Gruppieren ordnet Objekte nur organisatorisch; die Vereinigung fügt Materialbereiche zusammen. Richtung, Tiefe und Lage des Abtrags bleiben zu prüfen.

Außendurchmesser 8 mm und konzentrischer Innendurchmesser 6 mm: Wie groß ist die radiale Wanddicke? (1 mm) (!2 mm) (!3 mm) (!7 mm)

Rückmeldung: Die Differenz der Durchmesser beträgt 2 mm und verteilt sich auf zwei gegenüberliegende Wände. Daher wird durch zwei geteilt. Das Ergebnis gilt hier für die konzentrische Geometrie.

Eine 6 mm breite Tasche liegt um 0,30 mm seitlich versetzt in einem 8 mm breiten Außenkörper und bleibt vollständig darin. Was folgt? (Das Volumen kann gleich bleiben obwohl die kleinste Wand dünner wird) (!Gleiches Volumen beweist automatisch die richtige Taschenlage) (!Die Wanddicke bleibt wegen gleicher Durchmesser überall gleich) (!Das Restvolumen muss bei jeder seitlichen Taschenverschiebung abnehmen)

Rückmeldung: Derselbe Materialabtrag kann an einer anderen Position dasselbe Volumen haben. Die Wände sind dann hier 0,70 mm und 1,30 mm stark. Zusätzlich zum Volumen sind Lage und Wandstärken zu prüfen.

Nur der Außendurchmesser soll von 8 mm auf 10 mm steigen; die Tasche soll 6 mm bleiben. Welches Vorgehen passt? (Den Parameter des Außendurchmessers gezielt ändern und die Tasche kontrollieren) (!Das gesamte Modell gleichmäßig mit dem Faktor 1,25 skalieren) (!Außenkontur und Taschenkontur zusammen auf die neue Breite skalieren) (!Nach dem Skalieren nur die Maßzahl der Tasche in der Zeichnung korrigieren)

Rückmeldung: Eine gezielte Parameteränderung kann die Tasche unverändert erhalten. Eine Gesamtskalierung vergrößert auch deren Durchmesser auf 7,5 mm. Die Änderung muss am Modell und in den Unterlagen überprüft werden.

Welche Aussage ist bei der Übergabe des digitalen Fassungsrohlings fachlich richtig? (Geometrie und Unterlagen werden geprüft und offene Fragen zur realen Fassung benannt) (!Ein ansprechendes Renderbild bestätigt bereits die sichere Steinbefestigung) (!Der Kursnachweis ersetzt die betriebliche Unterweisung an Maschinen) (!Eine Datei mit der Endung STL garantiert richtige Einheiten und geschlossene Geometrie)

Rückmeldung: Der Lernauftrag endet mit einem begründeten digitalen Entwurfsstand. Steinhaltefunktion, reale Fertigung und Arbeitssicherheit erfordern zusätzliche fachliche Entscheidungen. Dateiendung oder Bildwirkung ersetzen diese Prüfung nicht.

Memory

Ordne jedem Fachbegriff seine eindeutige Bedeutung zu.

Skizze	Zweidimensionale Ausgangsgeometrie in einer festgelegten Ebene
Extrusion	Geradliniges Fortführen eines geeigneten Profils
Rotation	Führen eines Profils um eine festgelegte Achse zur Körpererzeugung
Loft	Übergang durch mehrere räumlich angeordnete Profile
Differenz	Entfernen des Werkzeugbereichs aus einem Grundkörper
Prüfprotokoll	Dokumentierter Vergleich von Vorgabe und kontrolliertem Ergebnis

Drag-and-drop

Ordne die fünf Beobachtungen der jeweils passenden Prüfung zu. Entscheidend ist die mögliche Fehlerursache.

Passende Prüfung	Beobachtung
Radiusfeld kontrollieren	Der Außendurchmesser ist doppelt so groß wie vorgegeben
Taschentiefe kontrollieren	Der vorgesehene Boden fehlt vollständig
Mittelpunkte vergleichen	Gegenüberliegende Wände sind ungleich dick
Offene Kanten untersuchen	Der vermeintliche Körper ist nur eine nicht geschlossene Hülle
Änderungsparameter prüfen	Trotz nur eines gewünschten Außenmaßwechsels wurden alle Maße größer

Kreuzworträtsel

Gesucht sind sechs einzelne Fachwörter.

Ursprung	Wie heißt der gemeinsame Nullpunkt der Koordinatenachsen?
Radius	Wie heißt der Abstand vom Kreismittelpunkt zum Kreisrand?
Volumen	Welche Größe beschreibt den räumlichen Inhalt eines Körpers?
Skizze	Welche zweidimensionale Darstellung kann den Ausgangspunkt eines CAD-Merkmals bilden?
Toleranz	Wie heißt der zulässige Abweichungsbereich eines festgelegten Merkmals?
Symmetrie	Welche geometrische Eigenschaft beschreibt beispielsweise die Übereinstimmung einer Form bei passender Spiegelung?

LearningApps

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Lückentext

Ergänze den Text zum digitalen Entwurf.

Bevor du modellierst, leitest du überprüfbare Anforderungen aus dem ab. Die zweidimensionale Ausgangsgeometrie entsteht in einer . Der gemeinsame Nullpunkt der Achsen heißt . Eine geradlinige Fortführung eines Profils nennt man . Ein Profil kann durch eine vollständige Drehung um eine Achse einen erzeugen. Ein Übergang durch mehrere Profile heißt . Eine einzelne geometrische Fläche besitzt noch keine . Bei einer booleschen Differenz wird Material vom Grundkörper . Der radiale Abstand zwischen konzentrischer Außenkontur und Innenkontur ist die . Die digitale Kontrolle dokumentierst du in einem . Bei einer ungeklärten Abweichung untersuchst du zuerst die mögliche . Für die Übergabe bleibt die bearbeitbare Originaldatei zusätzlich zu Ansichten und Zeichnungen .

Offene Aufgaben

Bearbeite die folgenden zwölf Aufgaben. Leicht, Standard und Schwer bezeichnen unterschiedliche Anforderungen, keine starren persönlichen Leistungsgruppen. Alle Modelle und Daten bleiben synthetisch. Die Lösungen folgen unter den Aufgaben, damit du zuerst selbst arbeiten kannst. Papierzeichnungen sind ein sinnvoller vorbereitender Zugang; für den vollständigen digitalen Lernnachweis wird zusätzlich die praktische CAD-Bearbeitung benötigt.

Leicht

1. A1 – Auftragskarte: Erstelle für den Fassungsrohling eine einseitige Auftragskarte mit sechs messbaren Vorgaben, dem Ziel des Arbeitsprodukts und zwei offenen fachlichen Fragen. Trenne Sollwerte von Entscheidungen, die noch eine Fachkraft treffen muss.
2. A2 – Ansichten erklären: Zeichne auf Papier Draufsicht, Vorderansicht und einen Achsenschnitt des Grundmodells. Trage die Hauptmaße ein und erkläre in zwei Sätzen, welche zusätzliche Information der Schnitt liefert.
3. A3 – Bedienhilfe gestalten: Erstelle ein eigenes beschriftetes Schaubild der von dir verwendeten CAD-Oberfläche mit Modellansicht, Modellbaum, Eigenschaftsfeld, Werkzeugbereich und Speicherfunktion. Verwende eine leere Übungsdatei ohne Personen- oder Betriebsdaten.
4. A4 – Zweisprachige Hilfekarte: Erstelle für eine Partnerperson eine Hilfekarte zu sketch, extrude, revolve, loft, pocket und solid. Ergänze zu jedem Begriff eine deutsche Erklärung und einen eigenen kleinen Anwendungsbezug.

Standard

1. A5 – Fassungsrohling modellieren: Konstruiere das vollständige Grundmodell über Außenkreis, Extrusion und Blindtasche. Dokumentiere Maße, Körperzahl und Konstruktionsbaum in einer bearbeitbaren Datei und einem kurzen Arbeitsbericht.
2. A6 – Zweiten Weg vergleichen: Konstruiere denselben Rohling aus dem angegebenen geschlossenen Querschnittsprofil durch Rotation. Vergleiche beide Wege hinsichtlich Änderbarkeit und Fehlerquellen und begründe deine bevorzugte Lösung.
3. A7 – Unabhängig nachrechnen: Berechne Wand, Boden und Volumen des Grundmodells mit vollständigem Rechenweg. Vergleiche deine Ergebnisse mit einer eigenen CAD-Anzeige oder, falls CAD noch fehlt, mit den angegebenen Sollwerten. Kennzeichne klar, ob tatsächlich gemessen oder nur rechnerisch verglichen wurde.
4. A8 – Formvergleich im Team: Erzeuge in einer Übungsdatei zwei Kreisprofile auf parallelen Ebenen und vergleiche einen geradlinigen Loft mit einer Extrusion. Ändere beim Loft den oberen Durchmesser und dokumentiere die Formänderung. Prüft im Rollenwechsel, ob eine Fläche oder ein geschlossener Körper entstanden ist.

Schwer

1. A9 – Fehlerakte bearbeiten: Untersuche die synthetischen Fehlerstände „Taschenmitte x = 0,30 mm“ und „Tasche durch alles“. Erstelle für beide eine Fehlerakte mit Beobachtung, Hypothese, unabhängiger Prüfung, Rechenwerten, Korrektur und Nachprüfung.
2. A10 – Änderungsauftrag umsetzen: Ändere nur den Außendurchmesser von 8 mm auf 10 mm. Tasche, Höhe und Bodendicke bleiben unverändert. Liefere neue Wanddicke, neues Volumen und einen begründeten Vergleich mit einer unzulässigen Gesamtskalierung.
3. A11 – Oberfläche und Material unterscheiden: Plane den Rohling aus seinen fünf Begrenzungsflächen oder konstruiere in einer sicheren Übungsdatei eine einfache Freiformfläche. Erkläre mit einer eigenen Darstellung, welche zusätzlichen Nachweise nötig sind, bevor von einem einteiligen Volumenkörper gesprochen werden darf. Dokumentiere eine freie und eine numerisch festgelegte Änderung.
4. A12 – Entwurf fachlich übergeben: Erstelle eine dreiminütige Präsentation und eine Übergabemappe mit Auftragskarte, Originaldatei, Zeichnung, Prüfprotokoll und Änderungsnotiz. Begründe eine Gestaltungsentscheidung, benenne die Grenzen des Rohlings und schlage eine konkrete Verbesserung des Arbeitsablaufs vor. Hole nachvollziehbares Partnerfeedback ein.

Nachvollziehbare Lösungen und Erwartungshorizonte

Bei offenen Gestaltungsaufgaben sind unterschiedliche sachlich begründete Lösungen möglich. Die folgenden Kriterien zeigen, woran du eine belastbare Bearbeitung erkennst. Nutze zusätzlich das fachliche 100-Punkte-Raster aus dem Modellfall.

Aufgabe	Musterlösung beziehungsweise überprüfbarer Erwartungshorizont
A1	Eine passende Auftragskarte nennt beispielsweise Außen-Ø8 mm, Höhe 4 mm, Taschen-Ø6 mm, Taschentiefe3 mm, Taschenmitte x=0 und y=0 sowie Unterseite z=0. Boden und Wand ergeben sich jeweils zu 1 mm. Ziel ist ein geprüfter digitaler Rohling. Offen bleiben etwa konkrete Steinform und Fassverfahren; auch Legierung und Bearbeitungszugaben dürfen nicht erfunden werden.
A2	Draufsicht: Kreise Ø8 und Ø6 mit gleichem Mittelpunkt. Vorderansicht: Außenbreite 8 mm, Höhe 4 mm, verdeckte Innenkonturen geeignet dargestellt. Achsenschnitt: Boden 1 mm, Tasche 3 mm tief, Wände je 1 mm. Der Schnitt zeigt den verbleibenden Boden und die Innengeometrie; die bloße Draufsicht zeigt die Tiefe nicht eindeutig.
A3	Die fünf Bereiche sind an einer echten oder selbst schematisierten Oberfläche richtig zugeordnet. Die Erklärung trennt Betrachten in der Ansicht, Verfolgen von Abhängigkeiten im Baum, numerische Änderungen im Eigenschaftsfeld, Ausführen eines Befehls und Sichern einer Version. Eine Abbildung mit echten Kundendaten erfüllt den Auftrag nicht.
A4	sketch: Skizze für Außenkreis; extrude: Profil geradlinig zu einer Grundform ausziehen; revolve: Profil um eine Achse führen; loft: Übergang durch Profile; pocket: Materialabtrag als Tasche; solid: geschlossener Volumenkörper. Die Hilfekarte zeigt, dass Befehlsname und endgültiger Objekttyp getrennt geprüft werden müssen.
A5	Außenkreis im Ursprung, Radius 4 mm; Extrusion nach +z um 4 mm; konzentrische Tasche Radius 3 mm von z=4 um 3 mm nach unten. Soll: genau ein gültiger zusammenhängender Körper, Boden z=1 und Gesamtvolumen 37π mm³. Die Originaldatei enthält nachvollziehbare Merkmale; ein bloßer Screenshot ist unvollständig.
A6	Profilpunkte im r-z-System: A: 0/0, B: 4/0, C: 4/4, D: 3/4, E: 3/1, F: 0/1, zurück zu A; Rotation 360° um die z-Achse. Volumen und Grenzmaße stimmen mit Weg A überein. Extrusion und Tasche sind für getrennte Maßänderungen anschaulich; Rotation bündelt die Querschnittsform. Zulässig ist jede korrekt begründete Verfahrenswahl.
A7	Wand=(8−6)/2=1 mm; Boden=4−3=1 mm; Außenvolumen=64π mm³; Taschenvolumen=27π mm³; Rest=37π≈116,239 mm³. Zweite Rechnung: Bodenscheibe16π plus Ringwand21π. Millimeterlängen werden nicht mit Kubikzentimetern verwechselt. Eine Abweichung wird untersucht und nicht einfach als Rundungsfehler bezeichnet.
A8	Zwei gleiche Kreise auf parallelen Ebenen können bei geradlinigem Übergang eine zylindrische Mantelform erzeugen; die Extrusion erhält einen konstanten Querschnitt. Ein größerer oberer Loftkreis ergibt einen veränderlichen Querschnitt. Profilreihenfolge und Nahtlage sind dokumentiert. Falls nur eine Fläche entstanden ist, werden fehlende Abschlussflächen ausdrücklich benannt.
A9	Bei 0,30 mm Versatz: kleinste Wand 0,70 mm, gegenüber 1,30 mm, gleiches Gesamtvolumen 37π mm³. Lage korrigieren und beide Wandbereiche erneut prüfen. Bei Durchgangstasche: Boden 0 mm, Restvolumen 28π≈87,965 mm³. Taschentiefe auf 3 mm setzen, Achsenschnitt und Volumen nachprüfen. Jede Fehlerakte enthält eine bestätigte Ursache statt nur einer Vermutung.
A10	Nur Außen-Ø10 mm führt zu Außenradius 5 mm und Wand=(10−6)/2=2 mm. Neues Volumen=π·5²·4−π·3²·3=73π≈229,336 mm³. Eine Gesamtskalierung mit 1,25 würde die Tasche auf 7,5 mm und die Höhe auf 5 mm ändern und den Auftrag verfehlen. Revidierte Zeichnung und Datei zeigen denselben Stand.
A11	Die fünf Flächen sind Außenmantel, Innenmantel, Unterseite, Taschenboden und oberer Kreisring. Sie müssen zusammenpassen und eine geschlossene gültige Hülle bilden; freie Kanten, Selbstüberschneidungen oder getrennte Hüllen widersprechen dem geforderten Ergebnis. Eine Freiformvariante dokumentiert beispielsweise zunächst freies Ziehen eines Kontrollpunkts und danach eine definierte Lageänderung mit erneuter Geometrieprüfung.
A12	Die Präsentation verbindet Kundenwunsch, Formwirkung, Maße, Verfahren und unabhängige Prüfwerte. Die Mappe ist vollständig und versioniert. Die fehlende Steinhaltefunktion wird klar benannt. Ein konkreter Verbesserungsvorschlag wäre, Mittelpunkte vor dem Materialabtrag numerisch festzulegen. Partnerfeedback nennt einen überprüften Befund und eine begründete Änderung statt nur „gut“ oder „schön“.

Lernkontrolle

Die folgenden sechs Aufgaben prüfen Anwendung und Begründung. Bearbeite sie mit Skizzen, Rechnungen oder kurzen Erklärungen. Sie sind ein eigener Kontrollteil und werden nicht zu den zwölf offenen Aufgaben gezählt.

1. L1 – Verfahren begründen: Ein Rohling besitzt überall denselben Querschnitt; ein zweiter verändert seine Form zwischen drei unterschiedlich großen Querschnitten. Wähle für beide ein passendes Verfahren und erkläre, welche Informationen du zusätzlich benötigst.
2. L2 – Ansichten abgleichen: In der Zeichnung ist die Vorderansicht 8 mm breit, die Draufsicht 10 mm. Nenne zwei mögliche Ursachen und beschreibe, wie du den richtigen Entwurfsstand ermittelst.
3. L3 – Fehlerspur erkennen: Der Rohling hat das erwartete Gesamtvolumen, aber die linke Wand ist 0,70 mm und die rechte 1,30 mm. Erkläre, warum dies möglich ist und welche Prüfung die Ursache belegt.
4. L4 – Änderung rechnen: Nur der Außendurchmesser wird von 8 auf 9 mm geändert. Berechne die neue Wanddicke und das neue Volumen bei unveränderter Tasche und Höhe.
5. L5 – Körpernachweis beurteilen: Ein schattiertes Modell sieht geschlossen aus, die Prüfung meldet jedoch offene Kanten. Erläutere die Grenze des Bildschirmeindrucks und den nächsten sinnvollen Arbeitsschritt.
6. L6 – Übergabe entscheiden: Eine Präsentation enthält echte Kundennamen, ein unversioniertes Modell und eine attraktive Ansicht ohne Maßangaben. Entwickle eine geeignete Übergabe für den synthetischen Lernauftrag und nenne die fehlenden fachlichen Nachweise.

Lösungen zur Lernkontrolle

Kontrolle	Erwartete Begründung
L1	Gleichbleibender gerader Querschnitt spricht für Extrusion, veränderliche geordnete Querschnitte für Loft. Benötigt werden Profilmaße, Lage, Richtung beziehungsweise Abstand sowie die Entscheidung, ob Fläche oder Körper gefordert ist. Bei Achssymmetrie kann eine Rotation eine sinnvolle Alternative sein.
L2	Mögliche Ursachen sind verschiedene Modellversionen, ein fehlerhaft übertragenes Maß oder eine falsch bezeichnete Ansicht. Prüfe Dateiversion, Referenzmodell und tatsächliche Geometrie. Eine bloße andere Skalierung der Papierdarstellung rechtfertigt keine andere Maßzahl.
L3	Ein seitlicher Versatz verändert die Verteilung des Materials, nicht zwingend dessen Gesamtmenge. Hier passt ein Taschenversatz von 0,30 mm. Mittelpunktskoordinaten und Achsenschnitt prüfen; danach Lage korrigieren und beide Wandstärken nachmessen.
L4	Wand=(9−6)/2=1,5 mm. Außenradius 4,5 mm; Volumen=π·4,5²·4−27π=81π−27π=54π≈169,646 mm³. Die Aufgabe verlangt gezielte Parameteränderung, keine Gesamtskalierung.
L5	Schattierung kann Spalten oder fehlende Begrenzungen verdecken. Offene Kanten lokalisieren, angrenzende Flächen und Eingangskurven prüfen, Ursache beheben und die Gültigkeitsprüfung wiederholen. Ein Fehler wird nicht durch Ausblenden der Kanten behoben.
L6	Echte Daten durch synthetische Kennungen ersetzen, zugelassenen Speicherort und Berechtigung verwenden, Modell und Zeichnung eindeutig versionieren. Ergänzen: Auftragskarte, Maße, Schnitt, Körperprüfung und Soll-Ist-Protokoll. Die Ansicht unterstützt die Gestaltungserläuterung; sie ersetzt keinen Funktionsnachweis oder die spätere fachliche Freigabe.

Lernnachweis

Dein Lernnachweis besteht aus einem Portfolio zum digitalen Fassungsrohling und einer kurzen fachlichen Erläuterung. Er zeigt Wissen, praktische Fertigkeiten, überprüfbare Arbeitsprodukte und begründeten Transfer. Vollständige Selbstauskunft allein genügt nicht; füge die jeweils genannten Nachweise hinzu.

Kompetenz aus Lernfeld 4	Nachweis in deinem Portfolio
Auftrag analysieren und Anforderungen berücksichtigen	Auftragskarte mit Sollwerten, Gestaltungsabsicht und offenen Fragen
Aufbau, Funktionen und Bedienung eines CAD-Programms nutzen	Eigene beschriftete Bedienhilfe und nachvollziehbare Originaldatei
Zusammenhang zwischen 2D und 3D erklären	Ausgangsskizze, Entstehungsweg und zusammengehörige Ansichten
Drei-Tafel-Projektion, Grundkörper, Extrusion, Rotation, Loft und Flächenkonstruktion einordnen	Vergleichstabelle mit begründeter Verfahrenswahl und den erprobten Vergleichsformen
Objekte erzeugen, bewegen, verformen, positionieren und kombinieren	Dokumentierte Arbeitsschritte mit freiem Versuch und numerischer Festlegung
Zeichnungen, Skizzen und digitale Medien auch in einer Fremdsprache verwenden	Bemaßte Zeichnung und fachlich richtige Erläuterung eines englischen Hilfetexts
Sich gegenseitig unterstützen	Partnerprotokoll mit Rollenwechsel, Rückmeldung und eigener Umsetzung
Vorgaben am virtuellen Werkstück prüfen und Fehlerursachen untersuchen	Soll-Ist-Protokoll, unabhängige Rechnungen und mindestens eine vollständige Fehlerakte
Ergebnisse reflektieren und Auftraggebenden präsentieren	Kurze Präsentation mit Aussage zur Formwirkung, zu Prüfergebnissen und offenen Fachfragen
Arbeitsabläufe optimieren und digitale Sicherheit entwickeln	Konkreter Verbesserungsvorschlag, sichere Datenablage und konsistente Versionsstände

Für einen nachvollziehbaren Abschluss verwendest du das 100-Punkte-Raster des Modellfalls. Halte fest, welche Leistung selbstständig, mit Partnerhilfe oder mit Anleitung entstanden ist. Fehlender Boden, falsche Einheiten oder getrennte Materialkörper verlangen eine Überarbeitung. Das Portfolio bescheinigt die bearbeiteten Lernleistungen; es ist keine amtliche Prüfung, keine Bestätigung vollständiger Berufsabdeckung und keine Freigabe eines realen Schmuckstücks.

OER und Wikipedia

Fachquellen und Geltungsbereich

Quellenstand: 31. Oktober 2026. Der Modellfall, seine Zahlen, Aufgaben, Lösungen und Bewertungsmaßstäbe sind eigens entwickelte synthetische Unterrichtsinhalte. Der Geltungsbereich des Kurses ist Lernfeld 4; eine vollständige Ausbildungsordnungs- und Prüfungsabnahme bleibt offen.

Quelle	Beleg und Verwendung im Kurs
KMK: Rahmenlehrplan für Gold- und Silberschmied/Gold- und Silberschmiedin sowie Edelsteinfasser/Edelsteinfasserin	Beschluss 07.04.2025; vollständige Originaldatei mit 54 PDF-Seiten. Lernfeld 4 steht auf PDF-Seite 14, erstes Ausbildungsjahr, 40 Unterrichtsstunden. Die Anhänge enthalten teilweise historische Entwurfsvermerke; Rechtsaussagen werden deshalb an der finalen Ausbildungsordnung geprüft.
BIBB: Edelsteinfasser/Edelsteinfasserin – Ausbildung	Berufssteckbrief: 42 Monate Ausbildung, Monoberuf ohne Fachrichtungen.
Edelsteinfasser-Ausbildungsverordnung vom 20.03.2025	BGBl. 2025 I Nr. 93, S. 23; in Kraft seit 01.08.2025. Grundlage für Berufsstruktur und betriebliche Ausbildungsinhalte.
Berufsbildungsgesetz, § 4 Absatz 5	Übergangsregel für bestehende Ausbildungsverhältnisse; Ausbildungsbeginn und gegebenenfalls abweichende Übergangsbestimmungen berücksichtigen.
Arbeitsstättenverordnung, Anhang Abschnitt 6	Grundlage für Bildschirmarbeitsplätze, Geräte, Arbeitsmittel und benutzerfreundliche Arbeitsabläufe.
BAuA: ASR A6 Bildschirmarbeit	Ausgabe Juli 2024, GMBl. 2024, S. 470. Konkretisiert Bildschirmarbeit; betriebliche Gefährdungsbeurteilung und Unterweisung bleiben maßgeblich.

Primärdokumentationen zu CAD-Verfahren

Die folgenden Hersteller- und Projektdokumentationen sind englischsprachig. Befehle und Oberflächen können zwischen Versionen abweichen; prüfe stets Verfahren und Ergebnis.

Dokumentation	Fachlicher Bezug
McNeel, Rhino 8: ExtrudeCrv	Gerade Extrusion einer Kurve; Richtung, Extrusionsabstand und die Unterscheidung zwischen Fläche und geschlossenem Körper müssen geprüft werden.
McNeel, Rhino 8: Revolve	Erzeugen einer Rotationsfläche beziehungsweise SubD-Geometrie aus Profil und Achse; eine vollständige Umdrehung entspricht 360 Grad.
McNeel, Rhino 8: Loft	Fläche durch mehrere Profilkurven; Reihenfolge, Richtung und Nahtpunkte beeinflussen das Ergebnis. Ein Loft ist nicht automatisch ein geschlossener Volumenkörper.
McNeel, Rhino 8: Boolesche Operationen	Gemeinsame Dokumentation zu Vereinigung, Differenz, Schnittmenge und Fehlerdiagnose. Die Reihenfolge der Operandenauswahl ist insbesondere bei der Differenz entscheidend.
McNeel, Rhino 8: ShowEdges	Untersuchung offener und nicht mannigfaltiger Kanten. Eine unauffällige Bildschirmansicht allein belegt keinen geschlossenen, gültigen Körper.
FreeCAD-Dokumentationsarchiv: PartDesign Pad	Grundlagen des Aufpolsterns einer Skizze beziehungsweise Fläche entlang einer Geraden; unter anderem numerische Länge und symmetrische Erzeugung.
FreeCAD-Dokumentationsarchiv: PartDesign Pocket	Grundlagen des Materialabtrags entlang eines aus einer Skizze erzeugten geraden Weges, beispielsweise für eine Öffnung.
FreeCAD-Dokumentationsarchiv: PartDesign Revolution	Grundlagen eines aus einer Skizze um eine Achse erzeugten Volumenkörpers.

Das FreeCAD-Dokumentationsrepository ist seit dem 01.04.2026 archiviert. Nutze es für die Grundprinzipien und die Hilfe deiner installierten Version für konkrete Bedienschritte. Ein bestimmtes kostenpflichtiges CAD-System ist für den Lernnachweis nicht vorgeschrieben.

Wikipedia als ergänzende Orientierung

Der deutsche Artikel bietet eine ergänzende Orientierung. Vergleiche ihn mit den Primärquellen; beachte bei Weiterverwendung die Artikel- und Medienlizenzen.

Bildquellen und Nutzungsrechte

Die acht Commons-Dateiseiten wurden auf Motiv, Urheber und Lizenz geprüft. Die Bilder werden unverändert in angepasster Anzeigegröße eingebunden. Ihre offenen Lizenzen gelten jeweils für das Bild. Ältere Oberflächen illustrieren Grundprinzipien.

Dateiname	Quelle	Autor	Lizenz und Änderungshinweis
File:FreeCAD PartDesign Sketch.png	Wikimedia Commons: CAD-Skizze	Ex.ungue.leonem	CC0 1.0; unverändert
File:FreeCAD PartDesign Pad.png	Wikimedia Commons: Aufpolstern	Ex.ungue.leonem	CC0 1.0; unverändert
File:Centered extrusion.jpg	Wikimedia Commons: zentrierte Extrusion	S-Themis	CC BY-SA 4.0; unverändert
File:Solid of revolution anim with arrows.gif	Wikimedia Commons: Entstehung eines Torus	Pajs; Upload durch Bernard de Go Mars	CC BY-SA 4.0; unverändert
File:AcotacionTecnico.svg	Wikimedia Commons: Beispiel technischer Bemaßung	Wedrey	CC BY-SA 3.0; unverändert
File:Conventions of placing vues in technical drawings.svg	Wikimedia Commons: Anordnung von Ansichten	GregorDS	CC BY-SA 3.0; unverändert
File:OrthographicProjection.svg	Wikimedia Commons: orthogonale Projektion	Ldo	CC BY-SA 3.0; unverändert
File:NURBS 3-D surface.gif	Wikimedia Commons: NURBS-Flächenanimation	Greg A L	CC BY-SA 3.0; diese angebotene Lizenz wird genutzt; unverändert

Videoquellen und Rechte

Die drei geprüften Videodatensätze betreffen englischsprachige Fachvideos mit historischen Oberflächen. Keine offene Lizenz nachgewiesen: keine OER. Nur der Originalplayer wird eingebunden; daraus folgt keine Erlaubnis zu Download, Bearbeitung oder erneutem Upload. Anbieterbedingungen und schulische beziehungsweise betriebliche Vorgaben zu externen Playern gelten. Die Beobachtungsaufträge sind selbst formuliert.

Video-URL	Quelle und fachliche Einordnung	Kanal beziehungsweise Referent	Rechtebeleg und Nutzung
https://vimeo.com/128364844	Simple jewelry design: part 1; Beginn einer dreiteiligen Serie zum Modellieren und Darstellen eines Ohrringentwurfs in Rhino für Mac	Rhino Tutorials	Originaldatensatz auf Vimeo; keine Freilizenz ausgewiesen, nur Originalplayer; keine Übertragung einer offenen Kurslizenz auf das Video
https://vimeo.com/128367064	Simple jewelry design: part 3; Vertiefung zur Darstellung eines digitalen Schmuckentwurfs	Rhino Tutorials	Originaldatensatz auf Vimeo; keine Freilizenz ausgewiesen, nur Originalplayer; keine Übertragung einer offenen Kurslizenz auf das Video
https://vimeo.com/340765746	Designing Jewelry for Manufacturing with Rhino 6 – LIVE; ergänzende offizielle McNeel-Quellseite; Webinar vom 06.06.2019 zur Berücksichtigung der Herstellbarkeit beim Ringentwurf	Rhino Tutorials; Gary Dawson, Gary Dawson Designs	Originaldatensatz und vom Hersteller eingebundener Originalplayer; keine Freilizenz ausgewiesen; keine Übertragung einer offenen Kurslizenz auf das Video

Verknüpfte Lernbereiche

Der Entwurf verbindet Gestaltung und technische Geometrie mit Qualitätssicherung und digitaler Zusammenarbeit. Die folgenden Lernbereiche unterstützen den Transfer. Nutze für die weitere Ausbildungsplanung das Berufsportal Ausbildung – Edelsteinfasser. Spätere Aufgaben zu Steinwahl, Fassen und Fertigung benötigen zusätzliche berufliche Kenntnisse und fachliche Anleitung.

Computergestütztes Entwerfen Technisches Zeichnen: Skizzen, Bemaßung, Ansichten und Schnittdarstellungen Geometrie: Koordinaten, Kreis, Zylinder, Volumen und Symmetrie Extrusion: Gleichbleibende Querschnitte entlang einer Richtung Rotationskörper: Profile und Drehachsen Loft: Übergänge zwischen Querschnitten Flächenkonstruktion: Freiformgestaltung und geschlossene Körpergrenzen Qualitätssicherung: Soll-Ist-Vergleich, Fehlerdiagnose und Nachprüfung Kunst: Proportion, Formwirkung und Gestaltung Informatik: Datenstrukturen, Dateien und digitale Zusammenarbeit Datenschutz: Synthetische Daten und geregelte Zugriffsrechte Nachhaltigkeit: Variantenplanung, Ressourceneinsatz und Reparierbarkeit

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