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Fachübungen 2 – Herstellen von Anlagenteilen kälte- und klimatechnischer Baugruppen - Mechatroniker für Kältetechnik

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Einleitung

Lernfeld 2 – Fertigen statt nur Montieren. Du lernst, aus einer technischen Aufgabenstellung eine einfache kälte- und klimatechnische Baugruppe aus geeigneten Halbzeugen zu planen, ihren Materialbedarf zu berechnen, Fertigungsverfahren zu beurteilen und das Ergebnis anhand dokumentierter Kriterien zu prüfen. Der Kurs richtet sich an Auszubildende im 1. Ausbildungsjahr des anerkannten Ausbildungsberufs Mechatroniker für Kältetechnik. Der KMK-Rahmenlehrplan ordnet Lernfeld 2 diesem Ausbildungsjahr mit einem Zeitrichtwert von 60 Unterrichtsstunden zu. Die Ausbildung dauert nach der veröffentlichten Ausbildungsordnung dreieinhalb Jahre, ist laut BIBB ein Monoberuf und umfasst eine Abschluss- bzw. Gesellenprüfung in Teil 1 und Teil 2. Das jeweilige betriebliche Startdatum folgt dem Ausbildungsvertrag; hier werden keine festen individuellen Prüfungstermine oder Originalprüfungsaufgaben behauptet.

Deine Ziele: Du kannst Teilzeichnungen und Stücklisten auswerten, passende Fertigungsverfahren unterscheiden, eine gestreckte Rohrlänge aus der Mittellinie ermitteln, Volumen und Masse überschlagen, Kosten kalkulieren, einen Arbeits- und Prüfplan schreiben, typische Fehler erklären und die Qualität eines fiktiven Musterwerkstücks bewerten.

Sicherheitsgrenze: Der Modellfall dieses Kurses nutzt ausschließlich erfundene Maße, Preise und Messwerte. Alle Aufgaben sind zunächst Papier-, Modell-, Bild- oder Datenauswertungsaufgaben. Er enthält keine Freigabe einer realen Anlage. Trennen, Biegen, Pressen, Hartlöten, Arbeiten mit Flammen, Druck, Kältemitteln, elektrischen Geräten oder gefährlichen Stoffen sind ausschließlich nach betrieblicher Gefährdungsbeurteilung und unter qualifizierter Anleitung beziehungsweise mit der erforderlichen Berechtigung zulässig. Niemals aus diesem Kurs eine Druckfestigkeit, Dichtheit oder Betriebssicherheit ableiten.

Ordnungsmittel und Berufsportal: KMK-Rahmenlehrplan, Lernfeld 2, Seite 10; BIBB-Berufsprofil und Ausbildungsordnung; Ausbildungsordnung KälteMechaAusbV; Berufsportal Ausbildung – Mechatroniker für Kältetechnik.

Technische Unterlagen verstehen und Arbeitsaufträge planen

Zeichnungsarten und Maßbezug

Ein Anordnungsplan zeigt die räumliche Lage von Baugruppen. Eine Gesamtzeichnung beschreibt das zusammengefügte Erzeugnis; eine Teilzeichnung enthält Geometrie und Maße eines Einzelteils. Eine Montagezeichnung hilft beim Zusammenbau, eine Explosionszeichnung zeigt Bauteile räumlich getrennt und verdeutlicht ihre Reihenfolge. Eine Freihandskizze ist schnell, muss aber Maßangaben, Ansichten und Bezugspunkte eindeutig machen. Maßstäbe erklären Darstellungsgrößen: Bei 1:2 ist die Darstellung halb so groß; maßgebend ist die eingetragene Maßzahl, nicht das mit dem Bildschirmlineal gemessene Bild.

Beispiel für eine technische Zeichnung: Bemaßung, Ansichten und Maßbezüge zuerst lesen. Quelle: NIST, gemeinfrei in den USA; Datei über Wikimedia Commons.

Zeichnungsprüfung als Leitfragen: Welches Einzelteil ist gemeint? Sind Millimeter oder andere Einheiten angegeben? Bezeichnen Maße Außenkanten, Rohrmitte, Biegetangenten oder ein Fertigmaß? Gibt es eine Toleranz oder Oberflächenanforderung? Welche Angaben sind unklar und müssen vor Fertigungsbeginn geklärt werden?

Zeichnungs- und Prüfunterlagen
Unterlage	Aussage	Typischer Fehler	Vorbeugung
Teilzeichnung	Maße und Werkstoff des Einzelteils	Durchmesser mit Radius verwechselt	Maßzeichen und Einheiten kontrollieren
Stückliste	Benötigte Teile und Mengen	Fitting beim Materialbedarf vergessen	Stückzahl mit Zeichnung abgleichen
Arbeitsplan	Reihenfolge, Werkzeug, Schutzmaßnahmen	Entgraten ausgelassen	Prüfschritt nach jedem Trennen vorsehen
Prüfprotokoll	Soll, Ist, Abweichung und Entscheidung	Nur „gut“ ohne Messwert	Zahl, Einheit, Datum und Kriterium dokumentieren

Vom Auftrag zur Stückliste

Ein Halbzeug ist ein noch nicht fertig bearbeitetes Ausgangsmaterial, etwa Kupferrohr von einer Lagerlänge. Ein Werkstück ist das aktuell bearbeitete Teil. Eine Baugruppe besteht aus mindestens zwei zusammenwirkenden Teilen. Die Stückliste muss Artikelbeschreibung, Abmessung, Material, Stückzahl und bei Bedarf Beschaffungs- beziehungsweise Chargenkennzeichnung enthalten. Die Arbeitsplanung ergänzt Werkzeuge, Prüfpunkte, Mengen und Verantwortlichkeiten. Eine Stückliste ersetzt keine Fertigungszeichnung.

Didaktisches Auftragsschema: Kundenanforderung → Skizze und Maßbezug → Werkstoff- und Verfahrenswahl → Stückliste → Berechnung → Arbeitsplan → beaufsichtigte Musterfertigung oder Simulation → Prüfung → dokumentiertes Ergebnis → fachliche Bewertung.

Werkstoffe, Halbzeuge und technische Größen

Werkstoffwahl in der Kälte- und Klimatechnik

Für Rohrteile werden je nach Einsatzzweck unter anderem Kupfer, Stahl und geeignete Aluminiumlegierungen verwendet. Kupfer ist gut wärmeleitend und lässt sich bei geeigneter Werkstoffausführung formen und verbinden; Stahl kann hohe Festigkeit bieten, erfordert aber geeigneten Korrosionsschutz; Aluminium ist vergleichsweise leicht, verlangt aber werkstoff- und verfahrensangepasste Bearbeitung. Die tatsächliche Eignung hängt von Druck- und Temperaturbereich, Medium, Werkstoffzustand, Bauteilspezifikation und Herstellerfreigabe ab. Ein Sanitär-Pressfitting ist beispielsweise nicht allein wegen seiner Abbildung automatisch für einen Kältemittelkreis geeignet.

Für die Arbeitsplanung unterscheidest du Außendurchmesser D, Wanddicke s und Innendurchmesser d = D − 2s. Bei D = 12 mm und s = 1 mm ergibt sich d = 10 mm. Häufige Verwechslung: Zoll-Nennangaben und metrische Außenmaße dürfen nicht ohne überprüfte Zuordnung gleichgesetzt werden.

Masse, Volumen, Dichte und Materialbedarf

Die geometrische Querschnittsfläche eines geraden Rohres ist die Ringfläche A = π/4 · (D² − d²). Für die Materialmenge gilt im Modell V = A · L und für die Masse m = ρ · V. Mit D = 12 mm, d = 10 mm und L = 463 mm errechnet sich A ≈ 34,56 mm², V ≈ 16 000 mm³ = 16,00 cm³. Bei der ausdrücklich vereinfachten Beispieldichte von Kupfer ρ = 8,90 g/cm³ ergibt sich m ≈ 142,4 g. Die reale Rohrmasse kann wegen Fertigungstoleranzen und Materialkennwerten abweichen; für Bestellungen gelten Datenblatt und Bestelllänge.

Einheitencheck: 1 cm³ = 1000 mm³; 1 m = 1000 mm; 1 kg = 1000 g. Spezifisches Volumen ist der Kehrwert der Dichte (v = 1/ρ), bei konsistenten Einheiten. Die Formel allein ersetzt nicht die Prüfung von Einheit, Bezugsgröße und sinnvoller Rundung.

Prüfmittel auswählen

Der Messschieber eignet sich für Außen- oder Innenmaße und Tiefenmessungen innerhalb seines Messbereichs; ein Maßband für längere Rohabschnitte und eine geeignete Biegelehre für Konturen. Prüfe Nullstellung, Sauberkeit, ablesbare Auflösung und ob das Prüfmittel zum Toleranzfeld passt. Nicht den Messschieber verkanten oder das Rohr zusammendrücken. Eine bloße Sichtprüfung ersetzt keine Maßprüfung, und eine Maßprüfung ersetzt keine gesonderte Dichtheits- und Sicherheitsprüfung durch befugte Fachkräfte.

Schema eines Messschiebers, mit Außenmessschenkeln, Innenmessschenkeln, Tiefenmaß und Nonius. Joaquim Alves Gaspar / ed g2s, Wikimedia Commons, freie Lizenz laut Dateiseite.

Trennen, Entgraten, Biegen und Fügen fachlich beurteilen

Trennen und Nachbearbeiten

Trennen bedeutet, ein Werkstück durch einen geeigneten Prozess zu teilen, etwa Sägen oder mit dem Rohrabschneider. Für ein Rohrteil werden die Länge aus dem Arbeitsplan übertragen, die Schnittstelle sichtbar markiert, das geeignete Verfahren ausgewählt und die Schnittqualität geprüft. Ein Rohrabschneider wird entsprechend Werkzeugvorgabe geführt; zu großer Zustellweg kann den Innengrat verstärken und das Rohr verformen. Danach muss das Rohrende an Innen- und Außenkante fachgerecht entgratet und von losen Spänen gereinigt sein.

Rohrabschneider an einem Kupferrohr; Beispiel für die Werkzeugart, nicht für die Freigabe eines kältetechnischen Bauteils. Tomwsulcer, CC0 1.0, Wikimedia Commons.

Rohrentgrater. Cschirp, CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons.

Warum ist der Grat kritisch? Er behindert passende Fügeflächen, kann Dichtelemente beschädigen und vermindert die freie Strömungsquerschnittsfläche. Der Kupferverband erläutert das Trennen und Entgraten mit professionellen Abbildungen. Fehlerdiagnose: Innengrat, Schrägschnitt, ovales Rohrende oder verbliebene Späne verlangen vor dem nächsten Schritt eine fachliche Nacharbeit oder ein neues Werkstück. Das PDF ist fachliche Leseliteratur, keine Freigabe seiner urheberrechtlich geschützten Bilder zur Übernahme.

Umformen: Rohrbiegen und gestreckte Länge

Beim Biegen wird die Richtung des Rohres durch Umformen verändert, ohne das Werkstück planmäßig zu trennen. Geeignete Biegegeräte führen das Rohr mit passender Werkzeugnut; zu kleiner Radius oder falsche Abstützung kann Knicke, Falten, Risse oder übermäßige Ovalität erzeugen. Nicht jedes Rohr lässt sich in jedem Zustand kalt biegen. Entscheidend sind Werkstoffzustand, Wanddicke, Außendurchmesser, Werkzeugradien und die fachlichen Datenblätter.

Beispiel eines zerlegten manuellen Rohrbiegewerkzeugs; Ausführung für den konkreten Werkstoff separat prüfen. Martink, Wikimedia Commons, GFDL laut Dateiseite.

Mittellinienmodell: Der Bogen wird vereinfacht über die Rohrmittellinie berechnet. Für einen Winkel α in Grad ist L_Bogen = (α / 360°) · 2πR, wobei R der angegebene Mittellinienradius ist. Bei 90° gilt L_Bogen = πR/2. Die gestreckte Länge einer Form mit tangential definierten geraden Abschnitten ist deren Summe plus den Mittellinienbogenlängen. Sind dagegen Schenkel bis zum theoretischen Schnittpunkt ihrer Achsen bemaßt, ist zunächst die Geometrie auf Tangentenlängen umzurechnen. Biegeverkürzung, Federung und materialabhängige Lage der neutralen Faser werden in echten Fertigungsanweisungen über Werkzeugtabellen und Probe-/Herstellerwerte berücksichtigt.

Schematische Mittellinie des didaktischen 90°-Rohrbogens (nicht maßstäblich):

freies Ende A
      │  gerades Stück bis Biegetangente: 180 mm
      │
      ╰──────────── freies Ende B
     Radius 40 mm  gerades Stück: 220 mm

Erklärvideo, nur zur Werkzeugbeobachtung, keine Arbeitsanweisung zur unbegleiteten Fertigung: „neue 12mm Rohrbiegezange inkl. biegen von Alu u. Kupferrohr“, creme 77 (05.08.2024), YouTube.

Fügen: Schrauben, Pressen, Kleben und Löten

Lösbare Verbindungen umfassen geeignete Verschraubungen; unlösbare Verbindungen können je nach Bauart unter anderem durch Pressen, Kleben oder Löten entstehen. Der Beruf verlangt, die Verbindungsmethode anhand des tatsächlichen Einsatzfalles auszuwählen. Beim Löten schmilzt der Grundwerkstoff nicht; ein geeigneter Zusatzwerkstoff benetzt die vorbereiteten Oberflächen. Hart- und Weichlöten sind verschiedene Verfahren mit unterschiedlichen Loten, Prozessbereichen und Freigaben. Für Kälteanlagen dürfen Löt- und Pressverfahren niemals ohne anlagen- und werkstoffspezifische Zulassung gleichgesetzt werden. Bei Schraubverbindungen sind vorgeschriebenes Anzugsmoment, Sicherung und Dichtkonzept zu beachten.

Verfahrensvergleich – Entscheidung nur anhand konkreter Freigaben
Verfahren	Verbindungsprinzip	Mögliche Fehler	Vor der Auswahl klären
Schrauben	Lösbarer mechanischer Kraftschluss	falsches Drehmoment, beschädigte Dichtung	Verbindungstyp, Vorgaben, Wiederlösbarkeit
Pressen	Form- und Kraftschluss mit passendem Presssystem	falsche Kontur, unvollständiger Pressvorgang	Herstellerfreigabe für Medium, Druck, Temperatur
Kleben	Stoffschlüssige Verbindung mit geeignetem Klebstoff	ungeeignete Oberflächen, falsche Aushärtung	Materialpaarung, Beständigkeit, Arbeitsschutz
Hartlöten	Kapillarwirkung und metallischer Zusatzwerkstoff	Verschmutzung, unzureichende Benetzung	passende Werkstoffe, Verfahren, Qualifikation

Beispiel einer Presszange aus der Sanitärtechnik; dies ist ausdrücklich kein Nachweis der Eignung für Kältemittelkreisläufe. Le plombier du désert, CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons.

Die folgende Fotoreihe zum Kupferrohr-Hartlöten dient ausschließlich der Bildanalyse von Vorbereitung, Erwärmung und Verbindung. Offene Flammen, heiße Oberflächen, Rauch und Druck-/Gasgefahren machen fachliche Anleitung und konkrete Sicherheitskonzepte erforderlich. Ohne Freigaben keine praktische Ausführung.

Vorbereitung der Verbindung; Le plombier du désert, CC BY-SA 4.0.

Erwärmungsphase; Le plombier du désert, CC BY-SA 4.0.

Lötprozess; Le plombier du désert, CC BY-SA 4.0.

Maß-, Zeit- und Kostenrechnen

Gestreckte Länge einer Rohrform

Beispielrechnung A: Ein hypothetischer 90°-Bogen soll zwei gerade, an den Biegetangenten gemessene Abschnitte von 180 mm und 220 mm haben. Der Mittellinienradius R beträgt 40 mm. Dann ist die Bogenlänge π · 40 mm / 2 ≈ 62,83 mm. Daraus folgt L = 180 + 62,83 + 220 = 462,83 mm, für eine vereinfachte Zuschnittplanung auf ganze Millimeter 463 mm. Mit einem einzelnen Lagerstück von 500 mm bleiben geometrisch 37 mm Rest; Schnittverlust, Materialtoleranz und Nacharbeit sind hierbei ausdrücklich nicht eingerechnet.

Beispielrechnung B: Wird bei gleichem Radius ein 180°-Bogen benötigt, lautet die Bogenlänge πR ≈ 125,66 mm. Für einen 45°-Bogen sind es πR/4 ≈ 31,42 mm. Immer zuerst Winkel, Radiusdefinition und Bemaßung kontrollieren. Wer den Außenradius statt des Mittellinienradius einsetzt, erhält eine systematische Längenabweichung.

Schematisches Diagramm: Bogenlänge bei R = 40 mm
Winkel	Anteil am vollen Kreis	Mittellinienbogenlänge
45°	1/8	31,42 mm
90°	1/4	62,83 mm
180°	1/2	125,66 mm
360°	1	251,33 mm

Fertigungskosten überschlagen

In einer transparenten Stückkalkulation werden Werkstoffkosten, Zukaufteile, Arbeitszeit und Werkzeug-/Gemeinkosten getrennt. Nur mit gleichen Einheiten vergleichen: Arbeitskosten = Zeit in Stunden · Stundenkostensatz. Beispiel: 22 min sind 22/60 h. Bei 48 €/h entspricht dies 17,60 €. Werden für ein Musterstück 0,500 m Rohr zu 9,00 €/m beschafft, sind die angesetzten Rohrkosten 4,50 €. Zwei fiktive Anschluss-Musterteile zu 1,60 € kosten 3,20 €. Dazu kommen eine Werkzeugpauschale von 2,50 €. Summe 4,50 + 3,20 + 17,60 + 2,50 = 27,80 €. Die Beträge sind ausschließlich erfundene Übungsdaten; reale Kalkulationen berücksichtigen weitere Kosten und betriebliche Zuschläge.

Fehlerliste: Minuten ohne Umrechnung mit €/h multiplizieren; Reststück wie verkaufsfähiges Halbzeug bewerten; Maschinenkosten doppelt zählen; eine gerundete Länge mit der theoretischen Länge verwechseln; Sicherheits- und Qualitätsprüfungen aus einer Angebotskalkulation streichen.

Berufstypischer Modellfall: Rohrbogen als Musterbaugruppe

Kundenauftrag, Ausgangslage und Planungsdaten

Fiktiver Ausbildungsauftrag: Eine Lehrwerkstatt möchte ein druckloses Demonstrationsmodell eines 90°-Rohrbogens mit zwei mechanisch nur zur Darstellung angesetzten Anschluss-Musterteilen. Das Modell wird weder an eine Kälteanlage angeschlossen noch mit Kältemittel, Gas oder Druck beaufschlagt. Planungsdaten: Cu-Rohr D = 12 mm, s = 1 mm; tangentiale gerade Schenkel 180 mm und 220 mm; Mittellinienradius 40 mm; theoretischer Lagerzuschnitt 500 mm. Unterrichts-Toleranzen für die Auswertung (keine technischen Normwerte): Zuschnitt 463 ± 1 mm, Schenkel A 180 ± 2 mm, Schenkel B 220 ± 2 mm, Radius 40 ± 2 mm. Qualität des Rohrendes: frei von auffälligem Grat, Spänen, tiefen Riefen oder sichtbarem Knick. Nach dem Planspiel darf allein eine qualifizierte Lehr-/Fachkraft über real zulässige Materialien und Werkzeuge entscheiden.

Musterarbeitsprodukt 1 – Stückliste und Arbeitsplan

Fiktive Stückliste
Position	Bezeichnung	Menge	Einheit	Planungsinformation
1	Kupferrohr, Außendurchmesser 12 mm, Wanddicke 1 mm	1	Stück	Lagerlänge 500 mm, theoretischer Zuschnitt 463 mm
2	Anschluss-Musterteil A, keine Druckfreigabe	1	Stück	nur didaktische Darstellung
3	Anschluss-Musterteil B, keine Druckfreigabe	1	Stück	nur didaktische Darstellung
4	Beschriftungsschild des Modells	1	Stück	„Nicht an Anlage anschließen“

Arbeitsplan als theoretisches Dokument
Schritt	Planung/Auswertung	Qualitätsnachweis
Auftrag und Unterlagen	Maßbezüge, Rohrdaten und Geltungsbereich klären	bestätigte Skizze und Gefahrengrenzen
Fertigungslänge bestimmen	Mittellinienbogen mit πR/2 rechnen	L = 462,83 mm, Planwert 463 mm
Werkzeug und Verfahren wählen	nur fachlich geeignete Werkzeuge anhand Freigaben auswählen	Werkzeug- und Materialbegründung
Trennen/Entgraten beurteilen	Bilder eines simulierten Schneid- und Entgratprozesses auswerten	dokumentierter Gratzustand
Biegen beurteilen	Werkzeugradius, Werkstoffzustand und Sollkontur vergleichen	Beobachtung Knicke/Ovalität/Rückfederung
Prüfplan durchführen	Soll-Ist-Vergleich anhand erfundener Messwerte	Prüfprotokoll mit Entscheidung
Abschluss	Materialbedarf, Kosten, Fehler und Verbesserungen darlegen	Musterbericht und Präsentation

Fachrechnen: 180 + 220 + π · 40/2 = 462,83 mm → nominal 463 mm. Bei D = 12 mm und s = 1 mm gilt d = 10 mm; Querschnitt ≈ 34,56 mm²; theoretisches Rohrvolumen bei 463 mm ≈ 16,00 cm³; theoretische Masse bei 8,90 g/cm³ ≈ 142,4 g. Geometrischer Rest aus 500 mm: 37 mm ohne Schnittverlust. Fiktiver Gesamtpreis aus der Kostenrechnung: 27,80 €.

Musterarbeitsprodukt 2 – Prüfung und Fehlerdiagnose

Erfundene Prüfdaten eines virtuellen Musterstücks: Zuschnitt 462,5 mm; Schenkel A 181 mm; Schenkel B 218 mm; Radius 39 mm. Visueller Befund: keine erkennbare Falte, keine losen Späne, keine scharfen Grate; an einem Musteranschluss ist jedoch eine auffällige Riefe abgebildet, deren Tiefe nicht quantifiziert wurde. Die Maßwerte liegen innerhalb der nur für diesen Unterrichtsfall festgelegten Grenzen. Wegen der ungeklärten Riefe lautet die Gesamtentscheidung dennoch „gesperrt – Sichtbefund klären; keine Verwendung an realen Anlagen“. Ein maßhaltiges Teil ist nicht automatisch funktions- oder druckgeeignet.

Prüfprotokoll (vollständig erfunden)
Kriterium	Soll	Ist	Bewertung
Zuschnitt	462 bis 464 mm	462,5 mm	innerhalb
Schenkel A	178 bis 182 mm	181 mm	innerhalb
Schenkel B	218 bis 222 mm	218 mm	an unterer Grenze, innerhalb
Mittellinienradius	38 bis 42 mm	39 mm	innerhalb
Oberfläche	keine ungeklärte tiefe Riefe	Riefe erkennbar, Tiefe unbekannt	offen / sperren
Gesamt	alle Kriterien erfüllt	Maßkriterien erfüllt; Oberflächenrisiko offen	nicht freigegeben

Typische Ursachen und Entscheidungen: Schrägschnitt deutet auf fehlerhafte Führung oder Markierung; Innengrat auf unzureichende Nachbearbeitung; Ovalität oder Knick auf ungünstigen Radius, Werkstoffzustand oder falsches Biegewerkzeug; unvollständiges Maßprotokoll auf mangelhafte Dokumentation. Jede Abweichung wird zuerst belegt (Foto, Messwert, Bezug), dann mit Ursachenhypothesen und einer durch befugte Fachkräfte zu entscheidenden Maßnahme versehen. Dieser Kurs ersetzt ausdrücklich weder eine Normprüfung noch eine Dichtheitsprüfung.

Musterarbeitsprodukt 3 – fachliches Bewertungsraster

Beurteilung eines theoretischen Projektprodukts, insgesamt 20 Punkte
Bereich	4 Punkte	2 Punkte	0 Punkte
Zeichnung/Material	Maßbezüge, Einheiten und Stückliste vollständig	einzelne Unklarheit ohne großen Einfluss	wesentliche Angaben fehlen
Berechnung	Länge, Masse und Einheiten nachvollziehbar korrekt	Weg erkennbar, kleinere Fehler	falscher Ansatz oder keine Einheiten
Planung/Sicherheit	geordneter Arbeitsplan mit klaren Sicherheitsgrenzen	Schritte oder Grenzen teilweise unscharf	gefährliche oder ungeplante Vorgehensweise
Prüfprotokoll	Soll-Ist, Toleranzen und Sperrentscheidung begründet	einzelne Mess- oder Begründungslücke	unzulässige Freigabe ohne Nachweis
Kosten/Reflexion	Rechenweg und Verbesserungsvorschlag plausibel	unvollständige Kalkulation oder Reflexion	keine nachvollziehbare Bilanz

Musterbewertung: Eine beispielhafte Schülerlösung erreicht 4 + 4 + 4 + 4 + 2 = 18 von 20 Punkten, weil sie alle sicherheitsrelevanten Schlussfolgerungen richtig trifft, die Kosten aber nur teilweise erläutert. Das Raster bewertet ein Lernprodukt, keine berufliche Zulassung. Rückmeldung: „Du hast korrekt gerechnet und die ungeklärte Riefe nicht übersehen. Ergänze bei der Kostenkalkulation die Abgrenzung zwischen Verbrauch und eingekaufter Lagerlänge.“

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste dein Wissen

Welche Unterlage nennt vor allem Teile und Mengen einer einfachen Baugruppe? (Stückliste) (!Explosionszeichnung) (!Prüfmittelkalibrierung) (!Wartungsbericht)

Rückmeldung: Die Stückliste ergänzt Zeichnungen durch Positionen und Mengen; sie enthält nicht automatisch alle Fertigungsmaße.

Welche Aussage zur Bemaßung im Maßstab 1 zu 2 ist korrekt? (Die eingetragene Maßzahl ist für das Sollmaß maßgebend) (!Jedes eingetragene Maß muss verdoppelt werden) (!Jedes eingetragene Maß muss halbiert werden) (!Ein Bildschirmlineal ersetzt die Maßzahl)

Rückmeldung: Maßstab und Maßzahl sind unterschiedlich; erst eine eindeutige Maßangabe erlaubt Fertigung und Prüfung.

Wie groß ist bei 12 mm Außendurchmesser und 1 mm Wanddicke der Innendurchmesser? (10 mm) (!11 mm) (!12 mm) (!14 mm)

Rückmeldung: Zweimal die Wanddicke vom Außendurchmesser abziehen.

Was ist bei einem frisch getrennten Rohrende vor dem Fügen fachlich wichtig? (Innenkante und Außenkante entgraten und Späne entfernen) (!Den verbleibenden Innengrat als Dichtung verwenden) (!Jede sichtbare Schnittkante ohne Prüfung verbinden) (!Die Stückliste nach dem Fügen löschen)

Rückmeldung: Grate können Montage und Strömung beeinträchtigen und Dichtungen beschädigen.

Welche Formel beschreibt einen 90 Grad Bogen auf der Rohrmittellinie mit Radius R? (π mal R geteilt durch 2) (!2 mal π mal R) (!π mal R zum Quadrat) (!R geteilt durch π)

Rückmeldung: Der Viertelkreis entspricht einem Viertel des Kreisumfangs; daraus wird πR/2.

Welche Größe wird bei einer Wanddicke von einem Millimeter für die Ringfläche zusätzlich benötigt? (Außendurchmesser und daraus abgeleiteter Innendurchmesser) (!Nur die Lagerfarbe) (!Ausschließlich der Stundenlohn) (!Nur die Anzahl der Bilddateien)

Rückmeldung: Die Materialfläche eines Hohlrohres ist die Differenz zweier Kreisflächen.

Welches Indiz erfordert eine weitere fachliche Klärung trotz passender Längenmaße? (Eine auffällige tiefe Riefe am Anschluss) (!Ein ausgefülltes Prüfprotokoll) (!Eine verständliche Skizze) (!Eine korrekt umgerechnete Minute)

Rückmeldung: Eine Maßprüfung allein schließt sicherheitsrelevante Oberflächenschäden nicht aus.

Wie viele Stunden entsprechen 22 Minuten in einer Kostenrechnung? (22 geteilt durch 60 Stunden) (!22 Stunden) (!22 mal 60 Stunden) (!60 geteilt durch 22 Stunden)

Rückmeldung: Minuten werden für einen Stundensatz immer durch 60 geteilt.

Warum darf man eine Sanitärpressverbindung nicht automatisch als Kältemittelverbindung verwenden? (Weil die Eignung für Medium Druck Temperatur und System nachgewiesen sein muss) (!Weil Presswerkzeuge generell kein Metall berühren dürfen) (!Weil Kupferrohre niemals gepresst werden können) (!Weil technische Datenblätter grundsätzlich irrelevant sind)

Rückmeldung: Eignung ist systembezogen. Bildähnlichkeit ist keine Herstellerfreigabe.

Welche Entscheidung folgt im Modellfall aus einer ungeklärten auffälligen Riefe? (Sperren und Befund durch qualifizierte Fachkräfte klären lassen) (!Trotzdem Druckfreigabe erteilen) (!Die Riefe aus dem Protokoll streichen) (!Nur die Schenkelmaße erneut schätzen)

Rückmeldung: Ungeklärte Qualitätsmängel dürfen nicht durch gute Teilmessungen überstimmt werden.

Memory: Fachbegriffe zuordnen

Halbzeug	Ausgangsmaterial vor der fertigen Bearbeitung
Biegetangente	Übergang zwischen geradem Rohr und gekrümmtem Bogen
Innengrat	Unerwünschter Materialüberstand an der inneren Schnittkante
Prüfprotokoll	Dokument mit Sollwerten Istwerten Bewertung und Nachweis
Stückliste	Aufstellung der Einzelteile und benötigten Mengen
Mittellinienradius	Bezugsradius der vereinfachten geometrischen Bogenlängenrechnung

Drag-and-Drop: Fertigungsschritte und Zweck

Ordne die Fachbegriffe zu.	Fachlicher Zweck
Zeichnung lesen	Sollgeometrie und Maßbezüge ermitteln
Rohr trennen	Halbzeug auf vorgesehene Ausgangslänge bringen
Rohr entgraten	Störende Überstände und lose Späne entfernen
Rohr biegen	Gewünschte Richtungsänderung als Kontur erzeugen
Soll-Ist-Vergleich	Messwerte mit festgelegten Kriterien abgleichen

Kreuzworträtsel: Sprache der Fertigung

Rohrbogen	Welches gekrümmte Rohrteil verändert die Richtung einer Leitung?
Messschieber	Wie heißt ein Werkzeug für Innenmaße Außenmaße und Tiefenmessung?
Entgraten	Wie heißt das Entfernen scharfer Kanten nach dem Trennen?
Stückliste	Wie heißt die Übersicht der benötigten Bauteile und Mengen?
Hartlot	Wie heißt der metallische Zusatzwerkstoff beim Hartlöten?
Werkstoff	Wie heißt das zur Fertigung gewählte Material?

LearningApps: Übungen recherchieren

Die Suchseite bietet passende externe Übungen, die du vor ihrem Einsatz auf Richtigkeit, Datenschutz und Schwierigkeitsgrad prüfen solltest:

Lückentext: Fachliche Zusammenhänge

Die Übersicht mit Positionen und Mengen einer Baugruppe heißt

.

Das Ausgangsmaterial vor der Bearbeitung wird als

bezeichnet.

Bei der Rohrbearbeitung ist der unerwünschte Überstand an der Schnittkante ein

.

Nach dem Trennen wird die Schnittkante innen und außen

.

Für einen 90-Grad-Bogen beträgt die Mittellinienbogenlänge π mal Radius geteilt durch

.

Bei einem Außendurchmesser von zwölf Millimetern und einer Wanddicke von einem Millimeter beträgt der Innendurchmesser

Millimeter.

Die Dichte setzt die Masse ins Verhältnis zum

.

Die Fläche eines Rohres ergibt sich geometrisch aus einer

.

Eine Maßkontrolle vergleicht den Istwert mit dem

.

Eine nicht geklärte auffällige Beschädigung erfordert eine

.

Ein Betrag in Euro pro Stunde muss mit der Arbeitszeit in

multipliziert werden.

Die über das Fertigungsergebnis angelegte Dokumentation heißt

.

Offene Aufgaben

Arbeite auf drei Niveaus. Alle technischen Arbeitsaufträge sind zunächst simuliert, gezeichnet oder als Datenauswertung auszuführen. Lösungen sind als Musterwege und überprüfbare Kriterien angegeben; reale Tätigkeiten benötigen qualifizierte Anleitung.

Leicht

Aufgabe 1 – Zeichnungen erkennen: Ordne Teil-, Gesamt-, Montage- und Explosionszeichnung jeweils einer Funktion zu und markiere drei unverzichtbare Maße für ein Rohrmuster. Musterlösung/Kriterien: Ein Einzelteil braucht Außendurchmesser, Wanddicke und eindeutig definierte Längen; jede Zeichnungsart wird begründet unterschieden.
Aufgabe 2 – Werkstoffe vergleichen: Lege eine Tabelle für Kupfer, Stahl und Aluminium mit je zwei werkstoffbezogenen Vorteilen sowie einer noch zu prüfenden Einsatzbedingung an. Musterlösung/Kriterien: Eigenschaften nicht mit Freigaben verwechseln; Betriebsmedium, Temperatur und Druck als Prüfgrößen nennen.
Aufgabe 3 – Fehlerbilder beschriften: Analysiere die Bilder von Rohrabschneider und Entgrater und beschreibe, warum ein Innengrat stört. Musterlösung/Kriterien: Schnittkante, Strömungsquerschnitt und Dichtungsschaden nachvollziehbar erklären.
Aufgabe 4 – Prüfmittel auswählen: Wähle für Rohrdurchmesser, ein langes Schenkelmaß und eine Bogenkontur jeweils ein geeignetes Prüfmittel. Musterlösung/Kriterien: Messschieber, Längenmessmittel und passende Konturlehre mit Bezug auf Auflösung und Toleranz begründen.

Standard

Aufgabe 5 – Rohrlänge berechnen: Berechne die Mittellinienlänge eines 90°-Bogens mit R = 30 mm und tangentialen Geraden von 150 mm und 200 mm. Musterlösung/Kriterien: 150 + 200 + π·30/2 = 397,12 mm; Formel, Einheit, Rundung und Radiusbezug offenlegen.
Aufgabe 6 – Masse berechnen: Bestimme für ein Modellrohr mit D = 10 mm, s = 1 mm, L = 400 mm und ρ = 8,90 g/cm³ das Materialvolumen und die Masse. Musterlösung/Kriterien: d = 8 mm; A = π/4·36 ≈ 28,27 mm²; V ≈ 11,31 cm³; m ≈ 100,7 g; Einheiten dokumentieren.
Aufgabe 7 – Verfahren auswählen: Erstelle eine Entscheidungsmatrix für Schrauben, Pressen und Hartlöten in drei fiktiven Anwendungssituationen und benenne die für jede Entscheidung noch fehlenden Herstellerinformationen. Musterlösung/Kriterien: lösbar versus unlösbar, Werkstoffpaarung, Druck, Medium, Temperatur und Systemfreigabe korrekt behandeln.
Aufgabe 8 – Prüfdaten auswerten: Entscheide für Soll 220 ± 2 mm und Istwerte 217,9 mm, 218,0 mm sowie 222,1 mm, ob die jeweiligen Werte innerhalb der Toleranz liegen. Musterlösung/Kriterien: außerhalb; an Grenze innerhalb; außerhalb; Grenzwerte inklusive Einheit angeben.

Schwer

Aufgabe 9 – Arbeitsplan überarbeiten: Ein Plan enthält nach „Trennen“ sofort „Fügen“. Analysiere die Lücke und ergänze Prüfpunkte, Umwelt- und Schutzaspekte. Musterlösung/Kriterien: Entgraten, Reinigung, Maß-/Oberflächenkontrolle, Dokumentation, sichere Werkzeug- und Medienwahl ergänzt; keine unqualifizierte Ausführung.
Aufgabe 10 – Angebotsvergleich: Vergleiche zwei fiktive Planungen: A benötigt 25 Minuten bei 48 €/h und 6,00 € Material; B 18 Minuten bei 48 €/h und 8,00 € Material. Berücksichtige identische Nebenkosten und die Qualität. Musterlösung/Kriterien: A = 26,00 €, B = 22,40 € ohne gleiche Nebenkosten; B nur wirtschaftlicher, wenn die Qualitätsanforderungen nachweislich erfüllt sind.
Aufgabe 11 – Abweichungsbericht: Verfasse zu einem maßhaltigen 90°-Rohrmuster mit sichtbarem Knick einen strukturierten Abweichungsbericht mit Ursache, Messplan und Sperrentscheidung. Musterlösung/Kriterien: sichtbare Beobachtung von Hypothese trennen; Werkzeugradius, Werkstoff und Fertigungsablauf als mögliche Ursachen benennen, kein Betriebseinsatz.
Aufgabe 12 – Transferprojekt: Entwirf auf Papier eine zweite geeignete, drucklose Rohrmodell-Baugruppe, zeichne die Mittellinie, kalkuliere Material, dokumentiere Risiken und halte eine dreiminütige Präsentation mit Selbstkritik. Musterlösung/Kriterien: eindeutige Maße, prüfbarer Rechenweg, begründete Werkzeugwahl, Prüfplan und sachliche Präsentation.

Lernkontrolle

Kontrollaufgabe 1 – Plausibilitätsprüfung: Warum kann eine Skizze ohne Angabe des Radiusbezugs keine zuverlässige Zuschnittlänge liefern? Erwartung: Außen- und Mittellinienradius unterscheiden; eindeutige Bemaßung nachfordern.
Kontrollaufgabe 2 – Ursachenanalyse: Bei zwei Rohrmustern ist der Zuschnitt gleich, aber nur eines weist einen Knick auf. Formuliere drei prüfbare Ursachen und geeignete Nachweise. Erwartung: Werkzeugpassung, Radius, Werkstoffzustand, Mess- und Bildbelege statt bloßer Vermutung.
Kontrollaufgabe 3 – Sicherheitsentscheidung: Ein Team schlägt vor, eine gedachte Rohrbaugruppe ohne fachliche Kontrolle an eine echte Kältemittelleitung anzuschließen. Bewerte diesen Vorschlag. Erwartung: klare Ablehnung, fehlende Werkstoff-/Systemfreigabe, Qualifikation, Risikobeurteilung und reale Prüfungen begründen.
Kontrollaufgabe 4 – Rechenfehler: Jemand rechnet 22 Minuten mal 48 €/h zu 1056 €. Erkläre den Fehler und korrigiere ihn. Erwartung: Minuten erst in 22/60 Stunden umrechnen; richtig 17,60 €.
Kontrollaufgabe 5 – Grenzfall: Ein Maß von 218,0 mm gehört zu 220 ± 2 mm. Entscheide mit Begründung und ergänze, weshalb andere Kriterien noch offen bleiben. Erwartung: Maß gerade innerhalb; Oberflächen- und Sicherheitskriterien unabhängig prüfen.
Kontrollaufgabe 6 – Ressourceneffizienz: Ein Werkstück erfordert geometrisch 463 mm Rohr, das Lagerstück hat 500 mm. Welche Daten fehlen für eine belastbare Abfall- und Kostenbilanz? Erwartung: Schnittverlust, Nacharbeit, Wiederverwendbarkeit des Reststücks, Losgröße und Einkaufspreis berücksichtigen.

Musterbewertungsmaßstab: Jede Lernkontrolle mit 0–3 Punkten bewerten: 1 Punkt fachlich richtige Kernaussage, 1 Punkt nachvollziehbare Begründung oder Rechnung, 1 Punkt sachgerechter Sicherheits-, Prüf- oder Transferbezug. Maximal 18 Punkte; keine reale Prüfungsnote oder Ersatz der Kammerprüfung.

Lernnachweis

Stelle ein Lernportfolio zusammen mit (1) einer lesbaren Teilskizze samt eindeutigen Maßbezügen, (2) einer vollständigen Stückliste, (3) einem begründeten Werkstoff- und Verfahrensvergleich, (4) einem Rechenblatt zu gestreckter Länge und Masse mit Einheiten, (5) einer überschlägigen Kostenrechnung, (6) einem simulierten Arbeitsplan mit Sicherheitsentscheidungen, (7) einem Soll-Ist-Prüfprotokoll, (8) einem Fehlerdiagnoseblatt und (9) einer kurzen Präsentation. Dokumentiere die Herkunft aller Fremdbilder und die Aussage, dass dein Modell nicht für die reale Anlage freigegeben ist.

Selbst- und Fremdprüfung: Habe ich alle Längenbezugsgrößen erklärt? Stimmen mein Rechenweg und die Einheiten? Sind die Prüfentscheidungen anhand von Kriterien reproduzierbar? Welche Aussage ist beobachtet, welche nur vermutet? Wo ist fachliche Freigabe nötig? Eine Lehrkraft kann das 20-Punkte-Raster aus dem Modellfall anwenden. Die Lernprodukte dürfen nur synthetische Daten enthalten.

OER und Wikipedia

Amtliche und fachliche Grundlagen:

Kultusministerkonferenz: Rahmenlehrplan Mechatroniker/-in für Kältetechnik (15.03.2007), Lernfeld 2, S. 10 – amtliche Unterrichtsgrundlage, keine automatische freie Nachnutzung sämtlicher Inhalte.
BIBB: Berufsprofil, Ausbildungsordnung, Ausbildungsstruktur – amtliche Berufsinformationen.
Ausbildungsordnung (KälteMechaAusbV), geltende Veröffentlichung – Rechtsgrundlage; Ausbildungsstart eines konkreten Vertrags separat klären.
Kupferverband: Die fachgerechte Kupferrohr-Installation, Ausgabe 2023 – ergänzende Fachlektüre; Bild- und Textrechte verbleiben bei den angegebenen Rechteinhabern.
Wikipedia: Biegen und Wikipedia: Messschieber – frei lizenzierte Einstiegstexte mit eigenem Quellen- und Versionsverzeichnis; Angaben anwendungsbezogen prüfen.

Deutschsprachiger Hintergrundartikel zum Umformen:

Nachgewiesene Bildquellen und Rechte: Die folgenden eingebundenen Dateien sind auf Wikimedia Commons mit realen Dateiseiten verzeichnet. Für Weiterverwendung jeweils dort Autorennennung, konkreten Lizenztext und Versionsstand prüfen. Weder das Medium noch seine Lizenz ersetzen die fachliche Eignungsprüfung.

Im Kurs verwendete Datei	Urheber/Quelle	Nachweis und Lizenz
File:Technicaldoc.jpg	NIST	Commons, US-Bundesbehördenwerk, Public Domain in den USA
File:Vernier caliper.svg	Joaquim Alves Gaspar / ed g2s	Commons, Lizenzangaben auf der Dateiseite
File:Tube cutter cutting three fourths inch copper pipe.jpg	Tomwsulcer	Commons, CC0 1.0
File:Pipe-deburring-tool.jpg	Cschirp	Commons, CC BY-SA 3.0
File:Buigijzer.jpg	Martink	Commons, GFDL
File:Pince à sertir le tube cuivre..jpg	Le plombier du désert	Commons, CC BY-SA 3.0
File:Brasure sur tube cuivre, la préparation.jpg	Le plombier du désert	Commons, CC BY-SA 4.0
File:Brasure sur tube cuivre, la chauffe.jpg	Le plombier du désert	Commons, CC BY-SA 4.0
File:Brasure sur tube cuivre, la brasure.jpg	Le plombier du désert	Commons, CC BY-SA 4.0

Videonachweis: creme 77: „neue 12mm Rohrbiegezange inkl. biegen von Alu u. Kupferrohr“ (05.08.2024) – nur verlinkt/eingebettet, nicht als OER umgewidmet. Rechte verbleiben beim Videourheber und der Plattform. Keine Sofatutor-Medien verwendet.

OER-Hinweis: Die neu erstellten Erläuterungen, Modellrechnungen, didaktischen Tabellen und Aufgaben dieses Kurses können als eigenes Lernmaterial im Rahmen der für MOOCwiki angegebenen Website-Lizenz nachgenutzt werden; bei eingebetteten Fremdmedien gelten weiterhin deren gesonderte Rechte und Namensnennungen. Für Wikipedia gilt die jeweils auf der Quellseite angegebene freie Lizenz mit Attributionspflicht.

Verknüpfte Lernbereiche

Der Weg vom Arbeitsauftrag über Geometrie, Fertigung und Prüfung bis zur Dokumentation verbindet Mathematik, Physik, Werkstoffkunde, Metalltechnik, Technisches Zeichnen, Qualitätssicherung, Arbeitssicherheit und Wirtschaftlichkeit. Besonders wichtig sind der Übergang von Lernfeld 1 (Analyse einer Anlage) zu Lernfeld 2 (Herstellen von Anlagenteilen) und später zu Lernfeld 7 (Verlegen von Rohrleitungen) sowie Lernfeld 10 (Inbetriebnahme, nur durch zuständige Fachkräfte). Die internen Verweise dienen der fachlichen Navigation; ob ein einzelner weiterführender Kurs bereits veröffentlicht wurde, ist gesondert auf MOOCwiki zu prüfen.