T9 G - Holz, Metall und Kunststoff unterscheiden

Einleitung

Du untersuchst Werkstoffproben wie ein Materialdetektiv. Du beobachtest Oberflächen, vergleichst Eigenschaften, misst einfache Werte und begründest eine Werkstoffwahl.

Ziel: Du kannst Holz beziehungsweise Holzwerkstoffe, Metalle und Kunststoffe anhand mehrerer Merkmale unterscheiden. Eine einzelne Eigenschaft reicht oft nicht.

Makro 1: Schichten sind ein Hinweis auf Sperrholz. Holzwerkstoff ist nicht dasselbe wie Massivholz.

Makro 2: Metalloberflächen können Kratzer, Walzspuren oder Beschichtungen zeigen.

Makro 3: Kunststoffgranulat ist ein möglicher Ausgangsstoff für Formteile.

Bildungsplanbezug

Technik, Klasse 9, Baden-Württemberg, G-Niveau: Werkstoffe und Produkte untersuchen, grundlegende Eigenschaften benennen, fachgerecht auswählen und Sicherheitsregeln beachten.

Bildungsplan Baden-Württemberg: Technik – Werkstoffe und Produkte

Sicherheit

Praxis nur nach schulischer Unterweisung, mit Aufsicht und erforderlicher Schutzausrüstung. Keine eigenständige Nutzung gefährlicher Maschinen. Keine Netzspannung. Elektrische Prüfungen nur mit freigegebenen Komponenten und sicherer Kleinspannung. Keine Brenn-, Schmelz- oder Flammenproben zur Werkstoffbestimmung.

Werkstoffe erkennen

Fachbegriffe kurz erklärt

Fachbegriff	Kurzerklärung
Holzwerkstoff	Aus Holzbestandteilen technisch hergestellter Werkstoff, zum Beispiel Sperrholz oder Spanplatte.
Metall	Werkstoffgruppe mit sehr unterschiedlichen Vertretern, zum Beispiel Stahl, Aluminium oder Kupfer.
Kunststoff	Werkstoff auf Polymerbasis. Eigenschaften hängen stark von Kunststoffart und Zusatzstoffen ab.
Dichte	Masse pro Volumen. Formel: ρ = m / V.
Härte	Widerstand einer Oberfläche gegen Eindringen oder Ritzen.
Festigkeit	Widerstand gegen mechanische Belastung bis zum Versagen.
Oberfläche	Äußere Werkstoffzone. Struktur, Beschichtung und Bearbeitung beeinflussen ihr Aussehen und Verhalten.
Leitfähigkeit	Fähigkeit, Wärme oder elektrischen Strom zu leiten.

Merke: Härte und Festigkeit sind nicht dasselbe.

Holz und Holzwerkstoffe beobachten

Beobachte: Maserung, Faserrichtung und wiederkehrende Schichten.

Beobachte: Bei Spanplatten sind einzelne Holzspäne erkennbar.

Typisch, aber nicht immer gleich: Holz und Holzwerkstoffe besitzen oft eine geringere Dichte als viele Stähle. Härte und Festigkeit hängen unter anderem von Holzart, Aufbau, Faserrichtung und Feuchte ab. Trockenes Holz leitet elektrischen Strom meist schlecht.

Metall beobachten

Beobachte: metallische Oberfläche – aber Glanz allein beweist kein Metall.

Makro: Oberfläche eines Aluminiumblechs. Bearbeitung hinterlässt Strukturen.

Typisch, aber nicht immer gleich: Viele Metalle leiten Wärme und elektrischen Strom gut. Dichte, Härte und Festigkeit unterscheiden sich deutlich zwischen Aluminium, Stahl, Kupfer und anderen Metallen. Nicht jedes Metall ist magnetisch.

Kunststoff beobachten

Beobachte: gleichförmiges Granulat für die Kunststoffverarbeitung.

Produktbild: Eine PET-Flasche nutzt geringe Masse, Formbarkeit und Transparenz.

Typisch, aber nicht immer gleich: Viele Kunststoffe sind elektrisch schlecht leitend und relativ leicht. Es gibt jedoch harte, weiche, spröde, zähe, faserverstärkte und sogar leitfähig eingestellte Kunststoffe.

Eigenschaften vergleichen

Merkmal	Holz / Holzwerkstoff	Metall	Kunststoff
Dichte	häufig niedrig bis mittel; abhängig von Holzart, Feuchte und Aufbau	große Spannweite; Aluminium deutlich leichter als Stahl	häufig niedrig bis mittel; abhängig von Polymer und Füllstoffen
Härte	stark abhängig von Holzart und Oberfläche	je nach Metall und Wärmebehandlung sehr verschieden	von weich bis hart
Festigkeit	richtungsabhängig; Holzwerkstoffe können gezielt aufgebaut sein	je nach Legierung und Zustand sehr verschieden	je nach Kunststoffart, Form und Verstärkung sehr verschieden
Oberfläche	oft faserig, gemasert oder geschichtet	kann blank, oxidiert, lackiert, verzinkt oder rau sein	kann glatt, strukturiert, transparent oder eingefärbt sein
elektrische Leitfähigkeit	trocken meist gering	bei typischen Metallen meist hoch	meist gering; leitfähige Sonderkunststoffe sind möglich
typische Anwendungen	Möbel, Platten, Gehäuse, Bauteile	Besteck, Verbindungsteile, Profile, Leitungen	Flaschen, Gehäuse, Folien, Griffe

Regel: Bestimme einen Werkstoff möglichst über eine Eigenschaftskombination.

Materialdetektiv: drei Makrofotos

Probe A	Probe B	Probe C

Markiere sichtbare Schichten.	Markiere Bearbeitungsspuren.	Markiere gleichförmige Körner.

Auftrag: Beobachte zuerst ohne Dateinamen. Notiere je Probe zwei sichtbare Hinweise. Ordne danach Holzwerkstoff, Metall oder Kunststoff zu.

Selbstkontrolle anzeigen

Probe A: Holzwerkstoff, hier Sperrholz. Hinweis: Schichtaufbau.
Probe B: Metall, hier Stahlblech. Hinweis: typische Blechoberfläche; sicherer wird die Bestimmung erst mit weiteren Prüfungen.
Probe C: Kunststoff. Hinweis: gleichförmiges Granulat.

Messen statt raten

Dichte bestimmen

Verwende nur von der Lehrkraft bereitgestellte, ungefährliche Probekörper.

Masse mit der Waage bestimmen.
Länge, Breite und Höhe eines quaderförmigen Probekörpers messen.
Volumen berechnen.
Dichte mit ρ = m / V berechnen.
Ergebnis mit weiteren Merkmalen kombinieren.

Beispiel: 27 g Masse und 10 cm³ Volumen ergeben 2,7 g/cm³. Dieser Wert passt gut zu Aluminium, beweist allein aber noch nicht die genaue Legierung.

Leitfähigkeit prüfen

Ein Schulprüfgerät mit sicherer Kleinspannung zeigt, ob eine Probe elektrischen Strom leitet. Nur freigegebene Komponenten verwenden.

Achtung: Feuchtes Holz, Beschichtungen, Oxidschichten oder leitfähige Füllstoffe können das Ergebnis beeinflussen.

Härte vergleichen

Härteprüfungen nur mit den von der Lehrkraft vorgegebenen Prüfmitteln durchführen. Keine Messer, Bohrer oder scharfen Werkzeuge als improvisierte Prüfspitzen verwenden.

Materialklänge: hören, aber nicht vorschnell urteilen

Ein Klang ist nur ein Hinweis. Form, Dicke, Hohlräume und Auflage verändern den Klang stark.

Holzklang:

Kunststoffklang:

Metallbearbeitung als Klangbeispiel:

Hörauftrag: Beschreibe den Klang mit zwei Adjektiven. Entscheide anschließend, warum Klang allein für eine sichere Werkstoffbestimmung nicht genügt.

Produktbilder: Werkstoffwahl begründen

Löffel: Edelstahl kann wegen Festigkeit, glatter Oberfläche und guter Korrosionsbeständigkeit geeignet sein.

Getränkedose: Aluminium ermöglicht eine leichte, dünnwandige Form. Die genaue Werkstoffwahl hängt zusätzlich von Herstellung, Beschichtung und Recycling ab.

Flasche: PET kann leicht, transparent und formbar sein.

Stuhl: Holz kann für tragende und sichtbare Bauteile geeignet sein; Bauform und Holzart sind entscheidend.

Werkstoffwahl ist eine technische Entscheidung

Produktanforderung	mögliche Werkstoffwahl	Begründung
Löffel: steif, glatt, feuchtebeständig	Edelstahl	hohe Festigkeit und gute Korrosionsbeständigkeit
Flasche: leicht, transparent, formbar	PET	geringe Masse und transparente Formteile möglich
Möbelplatte: flächig, maßhaltig, gut verfügbar	Holzwerkstoff	Plattenform und definierter Aufbau
Stromführender Kontakt	geeignetes Metall	hohe elektrische Leitfähigkeit
isolierendes Gerätegehäuse	geeigneter Kunststoff	geringe elektrische Leitfähigkeit und gute Formbarkeit

Fehler finden: „Metall ist immer schwer.“ – Falsch. Aluminium hat eine deutlich geringere Dichte als Stahl. „Kunststoff ist immer weich.“ – Falsch. Kunststoffe besitzen sehr unterschiedliche Härten. „Holz leitet nie.“ – Falsch. Feuchte verändert die elektrische Leitfähigkeit.

Kurze Medienimpulse

Video 1 – Metall und Wärmeleitung: Beobachte nur. Nicht nachmachen: Im Video wird mit einer Wärmequelle gearbeitet.

Beobachtungsauftrag: Welche Metallprobe überträgt Wärme schneller? Warum darfst Du daraus nicht auf alle Metalle schließen?

Video 2 – Aluminiumdose: Sieh besonders die ersten Minuten. Suche drei konstruktive Entscheidungen am Produkt.

Video 3 – Holz als Werkstoff im Bau: kurzer Medienimpuls.

Prüfungsnah: drei Werkstoffe identifizieren

Probe	gegebene Eigenschaften
X	sichtbare Furnierschichten; Dichte etwa 0,65 g/cm³; trocken elektrisch kaum leitend
Y	silbrige Oberfläche; Dichte etwa 2,70 g/cm³; elektrisch leitfähig; nicht magnetisch
Z	homogene Oberfläche; Dichte etwa 0,95 g/cm³; elektrisch kaum leitend; zäh

Aufgabe: Ordne X, Y und Z den Gruppen Holzwerkstoff, Metall und Kunststoff zu. Begründe jede Entscheidung mit mindestens zwei Eigenschaften.

Lösungsweg anzeigen

X: Holzwerkstoff, zum Beispiel Sperrholz. Schichtaufbau und geringe Dichte passen.
Y: Metall, hier passt Aluminium. Elektrische Leitfähigkeit und Dichte von etwa 2,70 g/cm³ sind starke Hinweise.
Z: Kunststoff. Geringe Dichte, geringe elektrische Leitfähigkeit und zähes Verhalten passen zu vielen Polyolefinen.

Prüfungstipp: Erst Eigenschaften nennen, dann zuordnen, dann begründen.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

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Wozu dient die Dichte bei der Werkstoffbestimmung? (Sie liefert zusammen mit weiteren Merkmalen einen Hinweis auf den Werkstoff) (!Sie beweist allein immer den genauen Werkstoff) (!Sie zeigt nur die Farbe des Werkstoffs) (!Sie misst ausschließlich die Oberflächenrauheit)

Was beschreibt die Härte eines Werkstoffs? (Seinen Widerstand gegen Eindringen oder Ritzen) (!Seine Masse pro Volumen) (!Seine elektrische Spannung) (!Seine Farbe bei Tageslicht)

Was beschreibt die Festigkeit eines Werkstoffs? (Seinen Widerstand gegen mechanische Belastung bis zum Versagen) (!Seinen Klang beim Fallenlassen) (!Seine elektrische Ladung) (!Seine Transparenz)

Welches Merkmal kann auf Sperrholz hinweisen? (Ein deutlich sichtbarer Schichtaufbau) (!Eine vollkommen einheitliche Metalloberfläche) (!Ein Granulat aus gleichförmigen Kunststoffkörnern) (!Eine elektrische Leitung wie bei Kupfer)

Welche Aussage über Metalle ist fachlich passend? (Viele Metalle leiten elektrischen Strom gut, aber ihre Eigenschaften unterscheiden sich) (!Alle Metalle sind magnetisch) (!Alle Metalle haben dieselbe Dichte) (!Alle Metalle sind rostfrei)

Welche Aussage über Kunststoffe ist fachlich passend? (Kunststoffe können je nach Art sehr unterschiedliche Eigenschaften besitzen) (!Alle Kunststoffe sind weich) (!Alle Kunststoffe sind durchsichtig) (!Alle Kunststoffe leiten elektrischen Strom gut)

Warum reicht eine glänzende Oberfläche nicht zur sicheren Metallbestimmung? (Auch Beschichtungen und Kunststoffe können glänzen) (!Nur Holz kann glänzen) (!Glanz zeigt immer die Dichte) (!Glanz beweist Magnetismus)

Welche Prüfung ist im Unterricht für elektrische Leitfähigkeit geeignet? (Ein freigegebenes Prüfgerät mit sicherer Kleinspannung) (!Eine direkte Verbindung mit der Steckdose) (!Ein offenes Netzkabel) (!Eine selbst gebaute Netzspannungsprüfung)

Warum kann ein Materialklang täuschen? (Form, Dicke, Hohlraum und Auflage verändern den Klang) (!Der Klang hängt nur von der Farbe ab) (!Jeder Werkstoff besitzt immer genau einen Klang) (!Klang ersetzt jede andere Prüfung)

Wie begründest Du eine Werkstoffwahl am besten? (Du verknüpfst Produktanforderungen mit mehreren passenden Werkstoffeigenschaften) (!Du wählst immer den schwersten Werkstoff) (!Du entscheidest nur nach Farbe) (!Du verwendest grundsätzlich denselben Werkstoff)

Memory

Holzwerkstoff	technisch aus Holzbestandteilen hergestellt
Metall	häufig elektrisch gut leitende Werkstoffgruppe
Kunststoff	polymerbasierter Werkstoff
Dichte	Masse pro Volumen
Härte	Widerstand gegen Eindringen
Festigkeit	Widerstand gegen mechanisches Versagen
Leitfähigkeit	Fähigkeit zum Transport von Wärme oder elektrischem Strom

Drag and Drop

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Beobachtung oder Anwendung
Holzwerkstoff	sichtbarer Schichtaufbau bei einer Sperrholzprobe
Metall	elektrisch leitfähige Probe mit metallischer Oberfläche
Kunststoff	leichte Probe mit homogener Oberfläche und geringer elektrischer Leitfähigkeit
Dichte	Vergleich von Masse und Volumen
Härte	Widerstand einer Oberfläche gegen eine Prüfspitze
Festigkeit	Verhalten bei mechanischer Belastung

Kreuzworträtsel

Sperrholz	Welcher Holzwerkstoff zeigt typische Furnierschichten?
Aluminium	Welches leichte Metall passt ungefähr zu einer Dichte von 2,70 g je Kubikzentimeter?
Dichte	Welche Eigenschaft ist Masse pro Volumen?
Härte	Welche Eigenschaft beschreibt den Widerstand gegen Eindringen?
Oberfläche	Welcher Bereich eines Werkstoffs wird zuerst sichtbar untersucht?
Leitfähigkeit	Welche Eigenschaft beschreibt das Leiten von Strom oder Wärme?

LearningApps

Lückentext

Wiederholung und Selbstkontrolle

30-Sekunden-Regel: Oberfläche ansehen → Dichte einschätzen oder messen → Leitfähigkeit sicher prüfen → weitere Eigenschaften vergleichen → erst dann Werkstoffgruppe nennen.

Hilfe

Suche nie nur nach einem Merkmal.
Frage: Welche Beobachtung ist sichtbar? Welche ist messbar?
Formuliere: „Ich ordne die Probe zu, weil … und …“

Offene Aufgaben

Leicht

Materialdetektiv: Fotografiere drei ungefährliche Alltagsprodukte als Makroaufnahme. Markiere sichtbare Hinweise auf Holz, Metall oder Kunststoff.
Werkstoff-Steckbrief: Erstelle zu einer ungefährlichen Werkstoffprobe eine Karte mit Oberfläche, Dichte-Eindruck, Härte-Eindruck und möglicher Anwendung.
Produktanalyse: Wähle Löffel, Flasche oder Möbelteil und begründe die Werkstoffwahl mit zwei Eigenschaften.
Fehlerfinder: Erfinde drei pauschale Aussagen wie „Metall ist immer schwer“ und verbessere sie fachlich.

Standard

Dichte messen: Bestimme unter Anleitung Masse und Volumen eines quaderförmigen Schul-Probekörpers und berechne seine Dichte.
Leitfähigkeit vergleichen: Prüfe unter Aufsicht mit einem freigegebenen Kleinspannungs-Prüfgerät mehrere Proben und protokolliere die Ergebnisse.
Makrofoto-Vergleich: Erstelle eine Bildtafel mit je einer Nahaufnahme von Holzwerkstoff, Metall und Kunststoff. Beschrifte nur sichtbare Merkmale.
Werkstoffwahl: Plane ein kleines ungefährliches Gehäusemodell und begründe, ob Holzwerkstoff, Metall oder Kunststoff für einzelne Teile geeignet wäre.

Schwer

Unbekannte Probe: Entwickle einen sicheren Prüfplan zur Bestimmung einer unbekannten Werkstoffgruppe. Keine Flammenprobe, keine Netzspannung, keine gefährlichen Maschinen.
Eigenschaftsmatrix: Vergleiche drei konkrete Werkstoffe anhand von Dichte, Härte, Festigkeit, Oberfläche und Leitfähigkeit. Kennzeichne Datenquellen.
Produktoptimierung: Analysiere ein Alltagsprodukt aus mehreren Werkstoffen und schlage eine alternative Werkstoffkombination mit Begründung vor.
Prüfungsaufgabe erstellen: Entwickle selbst eine Aufgabe mit drei unbekannten Proben, mindestens drei Eigenschaften je Probe und einem vollständigen Lösungsweg.

Lernkontrolle

Werkstoffdiagnose: Eine Probe ist leicht, elektrisch kaum leitend und zeigt deutlich verleimte Schichten. Begründe die wahrscheinlichste Werkstoffgruppe und nenne einen Unsicherheitsfaktor.
Produktentscheidung: Für einen Löffel stehen Sperrholz, ein geeigneter Edelstahl und ein weicher Kunststoff zur Wahl. Begründe anhand der Nutzung, welche Eigenschaften besonders wichtig sind.
Fehleranalyse: Jemand schreibt: „Die Probe glänzt, also ist sie sicher Metall.“ Erkläre den Denkfehler und nenne zwei zusätzliche Prüfungen.
Dichtetransfer: Zwei gleich große Probekörper besitzen deutlich unterschiedliche Massen. Erkläre, was Du über ihre Dichten sagen kannst und was Du daraus noch nicht sicher weißt.
Leitfähigkeit: Eine scheinbar metallische Probe leitet im Kleinspannungsversuch nicht. Formuliere drei mögliche Erklärungen, bevor Du die Probe neu einordnest.
Materialwahl: Begründe, warum bei einem technischen Produkt häufig mehrere Werkstoffe kombiniert werden, statt nur einen Werkstoff zu verwenden.

Lernnachweis

Für einen Lernnachweis solltest Du:

die Begriffe Holzwerkstoff, Metall, Kunststoff, Dichte, Härte, Festigkeit, Oberfläche und Leitfähigkeit sicher erklären.
sichtbare und messbare Eigenschaften unterscheiden.
mindestens zwei Eigenschaften zur Werkstoffbestimmung kombinieren.
typische Eigenschaften vorsichtig formulieren und Ausnahmen zulassen.
Alltagsprodukte nach Anforderungen und Werkstoffeigenschaften begründet zuordnen.
drei unbekannte Werkstoffproben anhand gegebener Eigenschaften identifizieren.
Sicherheitsregeln bei praktischen Prüfungen konsequent beachten.

OERs zum Thema

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