aiMOOC

Liebherr Tech-Center Kempten – Belastungsversuche und Verschleißnachweise planen

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Einleitung

Du planst in diesem aiMOOC einen nachvollziehbaren Lehrversuch für Funktionsnachweis, Dauerlauf und Verschleißbeobachtung. Du arbeitest ausschließlich mit erfundenen, offen gekennzeichneten Simulationsdaten und nicht an einer realen Maschine. Zielgruppe sind Auszubildende im 3. Ausbildungsjahr der Berufe Industriemechaniker, Mechatroniker und Werkstoffprüfer; die berufliche und zeitliche Zuordnung ist eine redaktionelle Empfehlung, die mit Betrieb und Berufsschule abzustimmen ist.

Historischer Anker (Quellenstand 2020): Laut Liebherr-Kundenmagazin 2020 diente das Tech-Center in Kempten als Versuchshalle für Automatisierung: Erprobt wurden Prototypen, Komponenten und Antriebe unter anderem hinsichtlich Verschleiß sowie Prüfungen unter maximaler Belastung und mit maximalem Hub. Genannt werden zwei Bin-Picking-Testzellen und eine flexible Fertigungszelle mit fahrerlosem Transportsystem (FTS) und Linearroboter LP 100. Der Beleg bezieht sich auf den damaligen internen Versuchs- und Demonstrationsbetrieb, nicht auf eine dokumentierte Serienanlage. Weitere Roboter- und FTS-Typen werden hier bewusst nicht benannt.

Wichtige Grenze: Dieses unabhängige OER-Lehrmodell ist kein offizieller Liebherr-Lehrgang, keine Maschinenfreigabe und kein Ersatz für Betriebsanweisungen oder Sicherheitsnachweise. Sämtliche Kräfte, Wege, Zeiten, Lebensdauerziele und Verschleißgrenzen unten sind synthetische Modellwerte, niemals echte LP-100-Grenzen. Reale Maschinenarbeiten dürfen nur nach betrieblicher Unterweisung, Freigabe und unter qualifizierter Anleitung erfolgen.

Prüfziele, Quellenlage und Anlagenkontext

Was ist belegt, was ist Modell?

In einer Versuchshalle lassen sich Machbarkeit, Prozesssicherheit und das Verhalten von Komponenten beobachten. Ein Funktionsnachweis beantwortet, ob eine vorher definierte Funktion unter festgelegten Bedingungen ausgeführt wird. Ein Dauerlauf beobachtet wiederholte Zyklen über eine festgelegte Zeit oder Zykluszahl. Ein Verschleißnachweis beschreibt eine messbare Änderung eines Oberflächen- oder Komponentenmerkmals samt Prüfbedingungen und Messunsicherheit. Alle drei Nachweise sind unterschiedlich; ein erfolgreicher einzelner Greifvorgang beweist keine Langzeitbeständigkeit.

Aussage	Einordnung	Begründung und Quelle
Tech-Center Kempten mit Versuchs- und Demonstrationsbetrieb	historisch belegt, 2020	Liebherr-Kundenmagazin 2020
Zwei Testzellen zum Bin Picking	historisch belegt, 2020	derselbe Herstellerbericht
Flexible Versuchszelle mit FTS und LP 100	historisch belegt, 2020	derselbe Herstellerbericht
Exakte Übergabelogik, Belastungsstufen und Hubprofile dieses Kurses	frei erfundenes Lehrmodell	keine veröffentlichte Maschinenparametrierung
Eine in Serie eingesetzte Anlage mit nachgewiesener Produktlebensdauer	ausdrücklich nicht behauptet	der Bericht belegt keine solche Aussage

Didaktisches Prozessschema

Eigenes Schema 1 – hypothetischer Materialfluss, nicht die dokumentierte reale Verkettung:

Modellschritt	Logischer Eingang	Lernbeobachtung	Ausgang
Virtuelle Bereitstellung am FTS	synthetischer Transportauftrag	Ist ein Teil im Simulationsmodell angekommen?	Übergabeanforderung
Simulierte Übergabestation	logisch freigegebenes Teil	Sind Prüfbedingungen und Zeitstempel dokumentiert?	Übergabequittung
Virtueller LP-100-Handhabungsschritt	bestätigte Übergabe	Werden Sollposition und Prozessstatus im Modell erreicht?	Ablagequittung
Simulierte Bin-Picking-Variante	ungeordnet gedachte Teile	Sind Griffwahl und Prozessfehler bewertbar?	Ergebnisdatensatz

Die Tabelle zeigt keine Befehlssequenz, keinen sicherheitsgerichteten Schaltplan und keine tatsächliche Bewegungsbahn. Trenne deshalb stets logische Ereignisse im Lernmodell von realen Signalen wie Schutztür, Not-Halt oder Sicherheitsfreigabe.

Bild 1: Beispiel eines fahrerlosen Transportfahrzeugs (nicht die Liebherr-Zelle in Kempten). Foto: Marta Veverica, CC BY-SA 4.0; Commons-Nachweis.

Verifiziertes Praxisvideo als Fremdbeispiel, nicht aus Kempten: Ein FTS in einem ICE-Instandhaltungswerk veranschaulicht die Fahrzeugklasse. Datei:Fahrerloses Transportsystem Deichsel Hochhubwagen, Jungheinrich ERC 215a, im ICE-Instandhaltungswerk Köln-Nippes.webm Quelle: Raimond Spekking, CC BY-SA 4.0; Commons-Dateiseite.

Prüfziel und Akzeptanzkriterium

Eine gute Prüffrage lautet nicht „Funktioniert alles?“, sondern beispielsweise: „Wie hoch ist im virtuellen Dauerlauf der Anteil korrekt quittierter Übergaben in 600 modellierten Zyklen, und wie verändert sich ein ausgewählter synthetischer Verschleißindikator?“ Vorab brauchst du Prüfobjekt, Belastungsfaktoren, Messgrößen, Abbruchbedingungen, Akzeptanzgrenzen und Dokumentation. Eine erst nach Betrachtung der Ergebnisse erfundene Grenze wäre methodisch unzulässig.

Arbeitsauftrag: Markiere im Herstellertext Aussagen zum Testbetrieb und formuliere drei Dinge, die du daraus gerade nicht ableiten kannst (zum Beispiel zulässige Kraft, tatsächliche Lebensdauer oder Serienreife).

Belastungsmodelle und Versuchsplan erstellen

Prüffaktoren, Antwortgrößen und Kontrollen

Prüffaktoren sind veränderbare Bedingungen, etwa eine abstrakte Belastungsstufe B, ein virtueller Hubindex H oder eine gedachte Teileklasse. Antwortgrößen sind beobachtete Ergebnisse: Erfolg pro Zyklus, Fehlerklasse, Modell-Zyklusdauer, synthetische Maßänderung und Auffälligkeiten. Kontrollgrößen bleiben konstant: Teilegeometrie, Simulationssoftwarestand, Ausgangsmaß und Auswertemethode. Das verringert Verwechslungen zwischen Ursache und Wirkung.

Achtung: B und H sind rein didaktische Indizes. Die Zahlen sind weder Newton, Millimeter noch Prozent der Nennlast einer LP 100. Sie erlauben ausdrücklich keine Ableitung realer Maximalwerte.

Versuchs-ID	Modellstufe B	Hubindex H	Sollzyklen	Modell-Taktzeit	Primäre Frage
A – Funktion	1	1	20	6 s	Sind die logischen Schritte vollständig?
B – Dauerlauf	2	2	600	6 s	Bleibt der virtuelle Übergabeprozess stabil?
C – Vergleich	3	2	200	6 s	Ändern sich Fehlerhäufigkeit und Indikator?

Eigene Ablaufgrafik 2 – geschlossener Lehrversuchsplan:

Fragestellung → Hypothese → Messplan → Simulation → Prüfprotokoll → Auswertung → Entscheidung
Bei fehlender Vergleichbarkeit: zurück zu Hypothese und Messplan, nicht nachträglich unbemerkt Grenzwerte ändern.

Die Stichprobengröße von 20 Zyklen in A genügt für einen einfachen Funktionscheck im Unterricht, nicht für den statistisch belastbaren Nachweis sehr seltener Ausfälle. Im Dauerlauf B kann eine längere Beobachtung helfen, muss aber weiterhin als modellhafte Stichprobe interpretiert werden.

Hypothesen und Abbruchregeln

Eine prüfbare Hypothese ist beispielsweise: „Bei Modellstufe 3 tritt häufiger eine quittierte Störung auf als bei Stufe 2.“ Die Nullhypothese lautet, dass aus den Daten keine belastbare Differenz erkennbar ist. Begrenze die Schlussfolgerung auf die simulierten Zustände; übertragbare industrielle Zuverlässigkeit würde weitere Erprobung erfordern.

Vor dem Start werden nur für die Simulation folgende Regeln festgelegt: Datensatz bei fehlendem Zeitstempel als ungültig markieren; bei drei aufeinanderfolgenden virtuellen Übergabefehlern den Modelllauf stoppen; Ausgangsmaß, Messverfahren, Zyklusdefinition und Softwareversion festhalten; einen unterbrochenen Durchlauf nicht heimlich als vollständig werten. Diese Regeln sind keine Betriebs- oder Sicherheitsparameter einer Maschine.

Rechenweg für Zeit und Umfang

Bei N = 600 synthetischen Zyklen und einer modellierten Soll-Taktzeit t = 6 s je Zyklus ergibt sich eine reine simulierte Sollzeit von T = N × t = 600 × 6 s = 3600 s = 60 min. Rüst-, Prüf- oder Störzeiten sind darin noch nicht enthalten. Werden für fünf dokumentierende Zwischenprüfungen jeweils 2 min angesetzt, beträgt die modellierte Gesamtdauer mindestens 70 min; reale Maschinenzeiten lassen sich daraus nicht ableiten.

Im Versuch B werden Anfangsmessung, Zwischenprüfungen bei den Zyklusnummern 100, 200, 300, 400 und 500 und eine Endmessung nach 600 Zyklen vorgesehen. Halte die Verteilung und verwendete Prüfmittel konsequent gleich. Statt nur „ok“ zu notieren, dokumentierst du prüfbare Kriterien und einheitliche Einheiten.

Messmethoden, Verschleißmechanismen und Sicherheit

Verschleiß ist nicht gleich Materialermüdung

Tribologie behandelt Reibung, Verschleiß und Schmierung an Kontaktflächen in relativer Bewegung. Adhäsion, Abrasion, Oberflächenermüdung und tribochemische Reaktionen sind mögliche Mechanismen; eine sichtbare Riefe allein beweist noch nicht, welcher Mechanismus vorliegt. Bauteilermüdung durch wiederholte Beanspruchung kann hingegen auch ohne klassischen Gleitverschleiß zu Rissen führen. Entscheidend sind Kontaktpartner, Belastungsart, Schmierung, Temperatur, Werkstoffe und Messverfahren.

Das Fraunhofer IST beschreibt Pin-on-Disk-Prüfungen als Verfahren zur Untersuchung von Reibung und Verschleiß unter definierten Randbedingungen. Ein solches Tribometer ist ein anderer Prüfaufbau als die LP-100-/FTS-Versuchszelle und wird hier nur zum Verständnis von Messprinzipien herangezogen.

Bild 2: Beispiel eines Tribometers; Cjp24, CC BY-SA 3.0; Dateiseite und Lizenz.

Bild 3: Kräftebild zu äußerer Kraft und Reibkraft, Maxmath12, CC0; Quelle.

Messkette und Unsicherheit

Eigenes Schema 3: Messobjekt → definierter Messpunkt → geeignetes Messverfahren → Rohwert mit Einheit → Unsicherheitsbetrachtung → nachvollziehbare Entscheidung. Eine Anzeige mit zwei Nachkommastellen garantiert keine entsprechende Genauigkeit. Dokumentiere Auflösung, Kalibrierstatus, Umgebungsbedingungen, Wiederholungsmessungen und eine plausible Messunsicherheit.

Merkmal	Beobachtung im Lehrmodell	Aussagegrenze
Logische Übergabe	Zeitstempel, Quittierung, Fehlercode	Beweist nur softwareseitige Bedingung im Modell
Maßänderung eines gedachten Prüfkörpers	synthetische Differenz in mm	Kein Messwert einer realen LP 100
Oberflächenbild	gezeichnete Riefen / Fotodokumentation an Musterstück	Ohne Analyse keine eindeutige Ursache
Zykluszeit	Simulationstakt in s	Keine Herstellertaktzeit
Qualität der Daten	Vollständigkeit, Prüferkennung, Version	Aussagekraft hängt von Datenintegrität ab

Bei einer angenommenen einzelnen Ableseunsicherheit von ± 0,02 mm vor und nach dem Versuch ist eine beobachtete Differenz von 0,01 mm als Verschleißnachweis nicht robust. Für eine konservative einfache Abschätzung können sich die absoluten Unsicherheitsbeiträge zu ± 0,04 mm summieren; bei unabhängigen Zufallsanteilen ist eine andere Kombination möglich, aber die Rechenannahme muss offengelegt werden.

Fehlerbilder: Nullpunkt nicht geprüft, Messpunkt verschoben, verschmutzte Messfläche, anderes Werkzeug, rundungsbedingte Scheingenauigkeit, fehlendes Vorherbild und Vergleich von Versuchsreihen mit ungleichen Zykluszahlen ohne Normierung.

Sicherheits- und Verantwortungsgrenzen

An bewegten Systemen bestehen Gefährdungen durch unerwarteten Wiederanlauf, Quetsch- und Scherstellen, bewegte Lasten, Energiequellen und Eingriffe in Schutzbereiche. Aus einem Lernschema darfst du keine reale Schutzeinrichtung, Programmänderung oder Wiederanlaufprozedur ableiten. Gefährdungsbeurteilung, Betriebsanweisungen, qualifizierte Unterweisung, Freigaben und die verantwortliche Fachkraft im Betrieb haben Vorrang. Niemand darf ohne Berechtigung an LP 100, FTS, Zellen oder Greifern Versuche ausführen. Der Kurs vermittelt Planung und Dateninterpretation, keine praktische Bedienfreigabe.

Bild 4: Historische Ermüdungsprüfanordnung des US National Bureau of Standards (heute NIST), gemeinfrei als US-Bundesregierungswerk; Bild- und Rechteinformation. Sie ist kein Gerät des Liebherr Tech-Centers.

Bild 5: Historischer vibrationsausgelöster Stoppmechanismus einer Ermüdungsprüfmaschine, NIST, US-Public-Domain; Quelle. Das historische Prinzip darf nicht als zeitgemäßes Sicherheitskonzept einer Roboterzelle verstanden werden.

Verifiziertes Videobeispiel: Zyklische kombinierte Zug- und Torsionsbelastung an einem additiv gefertigten Probekörper bis zum Bruch; keine Liebherr-Aufnahme und keine Anweisung zur Maschinenbedienung. Datei:AM tension-torsion clip1.webm Quelle: PBSB98, CC BY 4.0; Videodatei.

Versuchsdaten auswerten und Nachweise bewerten

Synthetische Ergebnisdaten

Alle Zahlen in der folgenden Tabelle wurden ausschließlich für das virtuelle Lehrmodell erfunden. Anfangs- und Endmaße beziehen sich auf einen angenommenen austauschbaren Modellprüfkörper, nicht auf ein Element der LP 100, des FTS oder einer Liebherr-Testzelle.

Lauf	Sollzyklen	Erfolgreich quittierte Zyklen	Modellprüfkörper vorher	Modellprüfkörper nachher	Maßänderung	Ereignis
A – Funktion	20	20	10,00 mm	9,98 mm	0,02 mm	kein Modellfehler
B – Dauerlauf	600	598	10,00 mm	9,84 mm	0,16 mm	zwei Übergabefehler
C – Vergleich	200	195	10,00 mm	9,76 mm	0,24 mm	fünf Übergabefehler

Funktionsquote = erfolgreiche Quittierungen / Sollzyklen × 100 %. Für B gilt 598 / 600 × 100 % = 99,67 % (gerundet). Für C ergibt sich 195 / 200 × 100 % = 97,50 %. Diese Quoten sind Beobachtungen in der jeweiligen Modellreihe und keine allgemeine Ausfallwahrscheinlichkeit realer Anlagen. Wiederholungen und Unsicherheit wären für eine tragfähige Prognose nötig.

Maßänderung = Anfangsmaß − Endmaß. Für B: 10,00 mm − 9,84 mm = 0,16 mm. Für C: 10,00 mm − 9,76 mm = 0,24 mm. Ein Unterschied von 0,08 mm zwischen zwei so unterschiedlichen Versuchsreihen sagt noch nichts über identische Verschleißmechanismen aus.

Zyklusnormierter Modellindikator = Maßänderung / Zyklen × 1000. B: 0,16 / 600 × 1000 ≈ 0,267 mm je 1000 Modellzyklen. C: 0,24 / 200 × 1000 = 1,20 mm je 1000 Modellzyklen. Die einfache Normierung ist keine Lebensdauerextrapolation, da Verschleiß oft nicht linear verläuft.

Eigene Ergebnisdiagramme und Akzeptanzregeln

Diagramm 1 – Erfolg je 100 Zyklen (reines Lehrmodell): Die Blockdarstellung zeigt nur B, nicht echte Produktionsqualität.

Bereich	Erfolge	Schematische Darstellung
1–100	100	■■■■■■■■■■
101–200	99	■■■■■■■■■□
201–300	100	■■■■■■■■■■
301–400	100	■■■■■■■■■■
401–500	99	■■■■■■■■■□
501–600	100	■■■■■■■■■■

Die Balken sind grob schematisch und nicht proportional zu einer Nachkommastelle. Verwende für eine exakte grafische Darstellung stets korrekt beschriftete Achsen und eine dokumentierte Skala.

Diagramm 2 – hypothetische Änderung des Modellmaßes bei B:

Zyklus	Kumulierte Maßänderung	Lehrmodell-Verlauf
0	0,00 mm	·
100	0,03 mm	██
200	0,05 mm	███
300	0,08 mm	█████
400	0,10 mm	██████
500	0,13 mm	████████
600	0,16 mm	██████████

Vorab definierte Prüfgrenzen, ausschließlich für Lauf B im Lehrmodell: Funktionsquote mindestens 99,0 %, kumulierte synthetische Maßänderung höchstens 0,20 mm nach 600 Zyklen und höchstens zwei quittierte Übergabefehler. Die Werte sind didaktisch gewählt, nicht aus Liebherr-Spezifikationen, Normen oder einer Risikobewertung übernommen.

Lauf B erfüllt rein rechnerisch alle drei Modellkriterien: 99,67 % ist größer als 99,0 %, 0,16 mm ist kleiner als 0,20 mm und zwei Fehler sind nicht mehr als zwei. Dennoch bleibt der Befund „Modellkriterien dieser simulierten Stichprobe erfüllt“, nicht „LP 100 industriell freigegeben“.

Fachliche Interpretation statt Scheinpräzision

Ein verschlissener Prüfkörper kann trotz korrekter Funktionsquote auffällig sein. Umgekehrt kann eine kleine Maßänderung mit Kommunikationsfehlern einhergehen. Ein Nachweis muss beide Arten von Befund getrennt darstellen. Bei Messungen nahe einem Grenzwert dokumentierst du die Unsicherheit und entscheidest gegebenenfalls auf „unklar – weitere Prüfung erforderlich“, statt einen Grenzfall als zweifelsfrei bestanden auszugeben. Ursachen wie Greiferqualität, Schmierung, Justage oder Umwelteinfluss bleiben Hypothesen, solange sie nicht durch geeignete getrennte Prüfungen bestätigt wurden.

Berufstypischer Modellfall und bewertbarer Prüfbericht

Ausgangsauftrag einer Ausbildungssituation

Modellbetrieb „Ausbildungslabor Kempten“, vollständig fiktiv: Das Team soll für eine gedachte Übergabe zwischen virtuellem FTS, Übergabepunkt und digital modelliertem LP-100-Handhabungsschritt einen Unterrichts-Versuchsplan mit Verschleißindikator formulieren. Grundlage ist nur die öffentlich dokumentierte 2020er Versuchsumgebung, nicht ein Zugriff auf reale Prozessdaten. Der Lehrversuch findet im Datensatz und am Papier statt.

Die Auftraggeberrolle legt vorab fest: 600 Zyklen mit 6 s Modellzeit, B = 2 und H = 2 (reine Indizes), synthetisches Anfangsmaß 10,00 mm, zulässige modellierte Maßänderung maximal 0,20 mm, Funktionsquote mindestens 99,0 %, maximal zwei quittierte Übergabefehler. Die Messunsicherheit wird im Schulbeispiel pro Maßablesung mit ± 0,02 mm angenommen. Als Ergebnisdatensatz gilt Lauf B aus Kapitel 4.

Arbeitsprodukte: (1) Prüffrage und Hypothese, (2) Daten- und Kontrollplan, (3) Sicherheitsabgrenzung, (4) Ergebnisrechnung, (5) Entscheidung mit Grenzen, (6) verständliches Prüfprotokoll für ein interdisziplinäres Team.

Vollständige Musterlösung

Schritt 1 – Fragestellung: „Erfüllt der rein virtuelle B-Dauerlauf bei vorher festgelegten Lehrgrenzen alle Quittierungs- und Maßänderungskriterien?“ Hypothese: Die Modellkriterien werden erreicht. Für eine reale Maschine wird keine Hypothese über Traglast oder Freigabe formuliert.

Schritt 2 – Prüfdesign: Identische Modellteileklasse und Softwareversion; Baseline bei Zyklus 0; Zwischenablesungen nach je 100 Zyklen; nach 600 Zyklen abschließende Datensicherung. Jeder Datensatz enthält Versuchs-ID, Modellstufe, Zyklusnummer, Quittierungsstatus, Fehlercode, kumuliertes synthetisches Maß und Prüfzeit. Bereits vor Start fixierte Grenzwerte stehen im Kopf des Prüfblatts. Bei drei unmittelbar aufeinanderfolgenden virtuellen Übergabefehlern gilt ein modellierter Abbruch, ohne irgendein reales Signal zu betätigen.

Schritt 3 – Berechnung: 600 × 6 s = 3600 s = 60 min reine Simulationszeit. 598 / 600 × 100 % ≈ 99,67 % Quittierungsquote. 10,00 mm − 9,84 mm = 0,16 mm Maßänderung. Bezogen auf 1000 Modellzyklen: rund 0,267 mm. Zwei quittierte Übergabefehler ergeben die im Szenario festgelegte Fehlerschwelle, aber keine Freigabe für weitere Modellstufen.

Schritt 4 – Unsicherheit: Wenn zwei Ablesungen je ± 0,02 mm als konservative Grenzen besitzen, kann die Differenz um bis zu ± 0,04 mm abweichen. Der mögliche obere Wert beträgt hier 0,20 mm und liegt genau an der modellierten Schwelle. Deshalb ist ein knappes Bestehen unter Vorbehalt der Messunsicherheit zu dokumentieren. Für eine belastbare Freigabeentscheidung wären besser aufgelöste bzw. qualifizierte Messungen, Wiederholungen und ein vorab definierter Entscheidungsstandard nötig.

Schritt 5 – Entscheidung: Die Zahlen erfüllen nominell die drei Lehrgrenzen. Wegen des knappen Abstands einschließlich Unsicherheit lautet das sachgerechte Gesamtergebnis: „Modellnachweis rechnerisch erfüllt; Verschleißkriterium an der Unsicherheitsgrenze; ergänzende Lehrprüfung empfohlen“. Es wird ausdrücklich keine Aussage über reale LP-100-Maximalwerte, Sicherheit, Serienproduktion oder industrielle Lebensdauer getroffen.

Schritt 6 – Dokumentation und Rollen: Industriemechaniker-Auszubildende strukturieren hypothetische Verschleißbilder und Instandhaltungsfragen; Mechatroniker-Auszubildende modellieren Quittierung, Fehlerstatus und sichere Abgrenzung; Werkstoffprüfer-Auszubildende definieren Messmerkmale und Unsicherheit. Alle erläutern ihre Befunde gegenseitig und unterscheiden Quelle, Annahme und Messung.

Bewertungsraster für den Modellfall

Kriterium	Nachweis	Maximalpunkte
Prüffrage und Quellenabgrenzung	präzise Hypothese, 2020er Quelle, keine Herstellergrenzen erfunden	15
Versuchsdesign	Faktoren, Messgrößen, 600 Zyklen, Prüftermine, Abbruchregel	20
Sicherheitsverständnis	eindeutige Trennung des Modells von realer Arbeit und Freigaben	15
Rechenwege	Zeit, Quote, Maßänderung und normierter Indikator nachvollziehbar	20
Messqualität	Ableseunsicherheit, Rundung, nicht eindeutige Mechanismen	10
Entscheidung	alle Lehrgrenzen geprüft, begrenzte Interpretation	10
Berufliche Dokumentation	lesbarer Prüfbericht, Quellen und Versionierung	10
Gesamt	transparentes Lehr-Bewertungsraster	100

Bewertungsvorschlag: 90–100 Punkte = sehr sicher und differenziert; 75–89 = überzeugend; 60–74 = mit kleineren Lücken; 40–59 = grundlegende Überarbeitung erforderlich; unter 40 = zentrale Nachweise fehlen. Dies ist eine Unterrichtsskala, keine Prüfungsvorschrift. Ein Sicherheitsverstoß oder erfundene Herstellerfreigabe muss unabhängig vom Punktewert angesprochen und korrigiert werden.

Häufige Fehler und Transfer

Vermeide insbesondere die Verwechslung von erfolgreichem Kurztest und Dauerlauf, die Deutung eines Lehrgrenzwerts als Datenblattgrenze, die scheinpräzise Extrapolation linearer Maßverluste über Millionen reale Zyklen, die Vermischung von Stückzahl und Zykluszahl, fehlende Kontrollvariablen, verdeckte Abbruchläufe sowie fehlende Dokumentation der Messunsicherheit. Im Team wird eine technische Aussage erst dann zur belastbaren Entscheidung, wenn Prüfziel, Quelle, Daten, Methode, Fehlergrenzen und verantwortliche Prüfung zusammenpassen.

Als Transfer kannst du den Modell-Prüfplan auf Instandhaltung, Qualitätssicherung, Robotik, Fahrerloses Transportsystem und Werkstoffprüfung beziehen. Der Prüfbericht ist auch ein Instrument zur ressourcenschonenden Diagnose: begründete Wartungs- oder Austauschentscheidungen benötigen überprüfbare Hinweise statt Vermutungen.

Interaktive Aufgaben

Multiple-Choice-Quiz

Prüfe, ob du die Grenzen von Versuchsnachweisen und die Rechenwege sicher unterscheidest.

Welches Ziel verfolgt ein Funktionsnachweis? (Eine vorher festgelegte Funktion unter definierten Bedingungen prüfen) (!Eine unbegrenzte Bauteillebensdauer beweisen) (!Herstellergrenzwerte ohne Daten festlegen) (!Alle Verschleißursachen sicher bestimmen)

Welche Anlage ist in der Liebherr-Quelle von 2020 ausdrücklich als Modell benannt? (Linearroboter LP 100) (!Ein genauer Typ des eingesetzten FTS) (!Ein ungenannter weiterer Robotertyp mit erfundener Modellnummer) (!Eine dokumentierte Serienanlage)

Was bezeichnet ein Dauerlauf im Lehrversuch? (Wiederholung definierter Zyklen über einen festgelegten Umfang) (!Nur eine einzelne Maßablesung ohne Wiederholung) (!Eine automatische Betriebsgenehmigung) (!Das Übergehen von Fehlermeldungen)

Was ist bei den Modellstufen B und H korrekt? (Es handelt sich um rein didaktische Indizes) (!Es sind bestätigte Newtonwerte der LP 100) (!Es sind geprüfte maximale Hubwege der LP 100) (!Es handelt sich um echte Sicherheitsparameter)

Welche Maßänderung ergibt sich aus 10,00 mm und 9,84 mm? (0,16 mm) (!0,84 mm) (!9,84 mm) (!19,84 mm)

Welche Quittierungsquote ergeben 598 erfolgreiche von 600 Zyklen? (Etwa 99,67 Prozent) (!Genau 98 Prozent) (!Etwa 83,33 Prozent) (!Genau 100 Prozent)

Welcher Vergleich ist fachlich sinnvoll? (Verschleiß und Zyklenumfang gemeinsam betrachten) (!Nur den größten Rohwert vergleichen) (!Unterschiedliche Messorte ohne Vermerk gleichsetzen) (!Abbruchläufe stillschweigend löschen)

Was gehört zwingend zu einem nachvollziehbaren Verschleißnachweis? (Messbedingungen und Messunsicherheit dokumentieren) (!Nur eine Fotoüberschrift angeben) (!Einen unbekannten Herstellerwert erfinden) (!Jede Riefe einer Ursache zuordnen)

Welche Aussage ist nach dem Modelllauf B erlaubt? (Die synthetischen Modellkriterien sind nominell erfüllt) (!Die reale LP 100 ist für Dauerbetrieb freigegeben) (!Jede reale Anlage hat dieselbe Fehlerrate) (!Die untersuchte Probe hält unbegrenzt)

Wie darf reale Arbeit an der Versuchszelle beginnen? (Nur nach Unterweisung und unter qualifizierter Anleitung sowie betrieblicher Freigabe) (!Allein auf Basis dieses aiMOOC) (!Ohne Freigabe bei niedriger Modellstufe) (!Nach eigenem Überschreiben der Schutzlogik)

Memory

Finde sechs eindeutige Begriffspaare aus dem Versuchsplan.

Funktionsnachweis	Einmalige oder kurze Prüfung vorgegebener Funktionen
Dauerlauf	Mehrfach wiederholte Zyklen mit protokolliertem Umfang
Verschleißindikator	Messbare modellierte Änderung eines Prüfmerkmals
Kontrollgröße	Während des Vergleichs konstant gehaltene Bedingung
Messunsicherheit	Angegebener Unsicherheitsbereich eines Messresultats
Abbruchkriterium	Vor dem Start festgelegte Bedingung für das Stoppen

Drag-and-drop

Ordne den fünf Arbeitsschritten die passende Beschreibung zu.

Ordne die Begriffe zu.	Beschreibung
Prüffrage	Formuliert den nachweisbaren Zweck
Nullmessung	Hält die Ausgangslage vor dem Lauf fest
Dauerlaufprotokoll	Sammelt quittierte Zyklen und Ereignisse
Datenauswertung	Vergleicht Kennzahlen mit vorab festgelegten Regeln
Berichtsfreigabe	Prüft Aussagen und Grenzen der Dokumentation

Kreuzworträtsel

Die sechs Lösungswörter stammen aus den Fachkapiteln.

Dauerlauf	Wie heißt die wiederholte Ausführung festgelegter Prüfzyklen?
Verschleiß	Welche Veränderung an einer Kontaktfläche soll beobachtet werden?
Reibung	Welche Kraftwirkung tritt einer relativen Gleitbewegung entgegen?
Messreihe	Wie nennt man eine geordnete Folge gleichartiger Messungen?
Protokoll	Welches Dokument hält Durchführung und Ereignisse nachvollziehbar fest?
Grenzwert	Wie heißt die vorab festgelegte Schwelle für eine Entscheidung?

LearningApps

Suche passende Lernaktivitäten zum Thema; die folgende URL ist eine Themensuche, keine Behauptung über eine bereits geprüfte einzelne LearningApp.

Lückentext

Ergänze die Aussagen aus dem Kurs; pro Satz fehlt genau ein Wort.

Offene Aufgaben

Bearbeite zwölf Aufgaben von leicht bis schwer. Alle Entwürfe und Interviews dürfen ohne personenbezogene Daten anhand des Lehrmodells simuliert werden. Bei einem Betriebsbesuch gelten die dortigen Anweisungen; der Kurs autorisiert keine Anlagenbedienung.

Leicht

Funktionsprüfung: Erstelle eine Tabelle mit drei Unterschieden zwischen Funktionsnachweis, Dauerlauf und Verschleißbeobachtung und einer eigenen Beispielfrage.
Quellenkritik: Lies den 2020er Liebherr-Beleg und kennzeichne drei belegte sowie drei nicht belegte Aussagen zur Versuchszelle.
Messprotokoll: Gestalte eine leere Vorlage mit Versuchs-ID, Datum, virtueller Stufe, Zyklen, Messwert, Einheit und Fehlercode.
Technische Zeichnung: Zeichne den hypothetischen Datenfluss FTS – Übergabepunkt – LP-100-Schritt – Prüfprotokoll als eigene Skizze und kennzeichne die Modellannahme.

Standard

Arbeitsvorbereitung: Plane drei Modellversuchsreihen A, B und C mit mindestens zwei Kontrollgrößen und jeweils einer Hypothese.
Messunsicherheit: Untersuche, ob ein synthetischer Maßverlust von 0,03 mm bei zwei Ablesungen mit jeweils ± 0,02 mm eindeutig nachgewiesen ist.
Statistik: Berechne für B und C die Quittierungsquoten und diskutiere die Folgen unterschiedlicher Zyklusumfänge.
Technische Dokumentation: Erstelle aus dem Dauerlauf B ein zweiseitiges Lehr-Prüfprotokoll mit Datenfeld, Diagramm, Ergebnis und Grenzen.

Schwer

Versuchsplanung: Entwirf einen fairen Vergleich zwischen zwei virtuellen Greiferzuständen mit identischen Stufen, zufälliger Reihenfolge und Abbruchregel.
Fehleranalyse: Erstelle zu zwei synthetischen Quittierungsfehlern einen Ursachenbaum, ohne eine Vermutung als Ursache auszugeben.
Werkstoffprüfung: Entwickle einen bildgestützten Kriterienkatalog für mögliche Abrasion, Adhäsion und Ermüdung; erläutere, welche zusätzlichen Messungen die Deutung absichern.
Technikfolgenabschätzung: Produziere ein dreiminütiges Erklärvideo oder bebildertes Prüfposter, das simulierte Ergebnisse und Grenzen realer Sicherheitsfreigaben verständlich trennt.

Musterlösungen und Lösungshinweise zu den zwölf offenen Aufgaben

Aufgabe	Erwartete Lösung oder belastbarer Lösungshinweis
Leicht 1	Funktionsprüfung: festgelegter Schritt erfüllt; Dauerlauf: wiederholte Zyklen; Verschleißbeobachtung: dokumentierte messbare Änderung bei angegebenen Bedingungen.
Leicht 2	Belegt: Kemptener Testhalle, zwei Bin-Picking-Zellen, FTS mit LP 100. Nicht belegt: reale Traglast, serienmäßiger Betrieb, genaue FTS-Typnummer.
Leicht 3	Geeignete Spalten: ID, Modellversion, Stufe B/H, Zyklus, Sollstatus, Iststatus, Fehlercode, Zeitpunkt, Maß mit Einheit, Notiz.
Leicht 4	Im Schema sind logische Knoten mit Pfeilen verbunden; der Hinweis „eigener hypothetischer Ablauf – kein Realplan“ steht sichtbar daneben.
Standard 1	A: 20 Funktionszyklen; B: 600 Dauerlaufzyklen; C: 200 Vergleichszyklen; gleich bleiben Prüfkörpermodell und Simulationsversion.
Standard 2	Der konservative Differenzbereich beträgt ± 0,04 mm; 0,03 mm liegt darin und ist als eindeutiger Nachweis zu schwach.
Standard 3	B = 598/600 = 99,67 %; C = 195/200 = 97,50 %. Ohne Wiederholungen und vergleichbare Bedingungen kann keine reale Ausfallwahrscheinlichkeit behauptet werden.
Standard 4	Bericht mit Ziel, Tabelle, 600 × 6 s = 60 min, 0,16 mm Maßänderung, Unsicherheit und eingeschränkter Modellentscheidung.
Schwer 1	Beide Zustände haben gleichen Zyklusumfang, gleiche Modellteile, gleiche Messmethode; Reihenfolge wird vorab ausgelost, Fehler als solche dokumentiert.
Schwer 2	Ursachenbaum trennt zunächst Sensorwert, logische Quittierung, simulierte Greifgeometrie und Datenfehler; jeder Zweig bleibt bis zur Prüfung hypothetisch.
Schwer 3	Riefen können Abrasion vermuten lassen; Materialauftrag Adhäsion; Rissnetze Ermüdung. Mikroskopie, Werkstoffdaten und reproduzierte Versuche wären nötig.
Schwer 4	Das Produkt zeigt echte Quelle von 2020, kenntlich gemachte Simulationswerte, Rechenwege und einen deutlich sichtbaren Nicht-Freigabe-Hinweis.

Lernkontrolle

Die folgenden sechs Transferaufträge sind zusätzlich zu den zehn MC-Fragen und zwölf offenen Aufgaben zu bearbeiten.

Prüfstrategie: Begründe, warum du Funktionsprüfung, Dauerlauf und Verschleißbeobachtung nicht mit einem einzigen Häkchen „bestanden“ ersetzen darfst; skizziere eine überprüfbare Nachweiskette.
Rechenkompetenz: Bestimme für 450 synthetische Zyklen zu je 8 s die reine Modell-Sollzeit und erkläre, welche realen Zeiten fehlen. Lösung: 3600 s = 60 min, ohne Rüst-, Pausen- und Unterbrechungszeiten.
Datenqualität: Ein Datensatz weist 200 Sollzyklen, 199 Erfolgsmarkierungen und zwei fehlende Zeitstempel aus. Erkläre, warum du die Ergebnisquote vor einer eindeutigen Fehlerdefinition nicht blind veröffentlichst.
Bewertungsgrenze: Beurteile 0,19 mm synthetische Maßänderung gegen ein Lehrlimit von 0,20 mm bei möglicher Differenzunsicherheit von ± 0,04 mm. Lösung: Nominell unter Grenze, aber nicht sicher unterschritten; weitere Prüfung erforderlich.
Vergleichbarkeit: Zwei Gruppen messen dieselbe gedachte Oberfläche mit verschiedenen Messorten. Schlage vor, wie du beide Versuche vor einem Vergleich vereinheitlichst und Abweichungen dokumentierst.
Verantwortung: Verfasse eine kurze Übergabenotiz an eine Fachkraft, welche vier Angaben für die Bewertung eines nur virtuellen Versuchsnachweises erforderlich sind und ausdrücklich keine Bedienberechtigung begründen.

Lernnachweis

Als Portfolio legst du einen vollständigen Modell-Prüfbericht mit folgenden Bestandteilen vor: klar abgegrenzte Quellenbasis (Liebherr 2020); Ziel, Hypothese und Prüfkriterien; beschriftetes eigenes Blockschema; synthetischen Versuchs- und Messplan; vollständige Tabellen einschließlich fehlerhafter und abgebrochener Vorgänge; zwei selbst erstellte Ergebnisdiagramme; offen gelegte Formeln, Einheiten und Messunsicherheit; begrenzte Schlussfolgerung; fachliche Teamreflexion und das ausgefüllte 100-Punkte-Raster. Dokumentiere, welche Fakten aus externen Quellen stammen und welche Daten du erfunden hast. Ein qualifizierter Lernnachweis kann durch Quellenkritik, saubere Mathematik und sachgerechte Unsicherheitsbewertung auch ohne jede reale Maschine erbracht werden.

Selbstcheck: Kannst du einem anderen Team in zwei Minuten erklären, warum „600 Modellzyklen bestanden“ keine Freigabe für eine reale LP 100 ist? Kannst du die 99,67 % selbst aus den Rohdaten berechnen? Weißt du, was ein Messwert an einer Grenze mit Unsicherheit bedeutet? Wenn du diese Fragen nachvollziehbar beantworten und belegen kannst, ist das Lernziel erreicht.

OER und Wikipedia

Primärquelle für den historischen Maschinenbezug (Stand 2020): Liebherr: Liebherr Tech-Center – Experience new developments in automation systems. Herstellerquelle, urheberrechtlich geschützt; hier wird nur verlinkt und sachlich zusammengefasst, nicht als OER umetikettiert.

Fachliche Ergänzungen: Fraunhofer IST: Pin-on-Disk, Reibung und Verschleiß; Fraunhofer IPA: robotergestütztes Bin Picking; Wikipedia: Tribologie; Wikipedia: Werkstoffprüfung. Die Fraunhofer- und Herstellerseiten sind externe Fachquellen, nicht automatisch frei lizenziertes Kursmaterial.

Verifizierter Wikipedia-Einstieg (deutsch):

Medienverzeichnis mit Quellen- und Rechtenachweisen

In diesem Lehrkurs werden nur konkret nachgewiesene fremde Mediendateien eingebunden. Die Beispiele stammen nicht aus dem Tech-Center Kempten. Für die Commons-Medien gilt jeweils die an der Dateiseite verlinkte Lizenz; BY-SA verlangt insbesondere Namensnennung und Weitergabe von Bearbeitungen unter passenden Bedingungen.

Medium	Verifizierte Fundstelle	Urheber	Lizenz / Nutzungsnachweis
File:AGV - Automated Guided Vehicle.jpg	Commons	Marta Veverica	CC BY-SA 4.0
File:Fahrerloses Transportsystem Deichsel Hochhubwagen, Jungheinrich ERC 215a, im ICE-Instandhaltungswerk Köln-Nippes.webm	Commons	Raimond Spekking	CC BY-SA 4.0
File:Tribometer2.jpg	Commons	Cjp24	CC BY-SA 3.0
File:Friction diagram.svg	Commons	Maxmath12	CC0 1.0
File:MetalFatigue 001.jpg	Commons	National Institute of Standards and Technology	Gemeinfrei als US-Bundesregierungswerk
File:MetalFatigue 003.jpg	Commons	National Institute of Standards and Technology	Gemeinfrei als US-Bundesregierungswerk
File:AM tension-torsion clip1.webm	Commons	PBSB98	CC BY 4.0

Eigene Medien: Die drei schematischen Wikitabellen, zwei textbasierten Diagramme und alle Datensätze sowie der Modellfall wurden eigens als Lehrmaterial formuliert; sie zeigen keine geheimen Pläne. Ein Video der realen Kemptener Versuchszelle mit freier Wiedergabelizenz konnte hier nicht nachgewiesen werden; daher wird keines als solches behauptet. Lernende können eigene Screenshots von selbst erzeugten Simulationsdiagrammen ergänzen, ohne personenbezogene oder vertrauliche Daten zu verwenden.

OER-Hinweis: Der neu verfasste Kurstext ist als offenes didaktisches Ausgangsmaterial gedacht; bei einer konkreten Wiederveröffentlichung sind die Plattformlizenz und die Rechte jeder einzelnen Fremdquelle gesondert zu prüfen. Verlinkung bedeutet nicht, dass fremde Texte oder Videos frei nachgenutzt werden dürfen.

Verknüpfte Lernbereiche

Liebherr-Maschinen und Ausbildung

Berufliche Einordnung: Das 3. Ausbildungsjahr für Ausbildung – Industriemechaniker, Ausbildung – Mechatroniker und Ausbildung – Werkstoffprüfer ist eine didaktische Redaktionsempfehlung, keine verbindliche schulische Stundentafel. Lernzeit, Gefährdungsbeurteilung und praktische Aufgaben sind mit Ausbildungsbetrieb und Berufsschule abzustimmen.