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Additive Fertigung und industrielle Anwendungen – Gedruckte Werkstücke funktional prüfen

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Additive Fertigung und industrielle Anwendungen – Gedruckte Werkstücke funktional prüfen

Zielgruppe: Auszubildende in technischen und industriellen Berufen

Lernzeit: ca. 90 Minuten, sechs kurze Lerneinheiten und ein Praxisprojekt

Ausbildungsziel: Du prüfst ein additiv gefertigtes Werkstück anhand von Abmessungen, Passung und begrenzter Belastbarkeit. Du dokumentierst Deine Ergebnisse und begründest eine Qualitätsentscheidung.

Lernweg: Beobachten → Simulieren → Messen → Bewerten → Dokumentieren → Transferieren

Sicherheitsregel: Maschinenbewegungen und Belastungsprüfungen werden zunächst ausschließlich simuliert. Es erfolgt keine automatische Live-Ansteuerung. Schutzeinrichtungen dürfen nicht umgangen werden. Reale Arbeiten sind nur nach betrieblicher Freigabe, Gefährdungsbeurteilung und unter geeigneter Fachaufsicht zulässig.

Abbildung: Schichtweiser Aufbau beim FFF-Verfahren. Quelle: Wikimedia Commons, Paolo Cignoni, CC BY-SA 4.0.

Deine Lernziele

Nach diesem Kurs kannst Du:

Maßprüfung: Sollmaße, Istmaße und zulässige Grenzmaße unterscheiden.
Messschieber: Geeignete Messverfahren auswählen und Messfehler erkennen.
Passung: Das Zusammenwirken gedruckter Werkstücke mit Gegenstücken beurteilen.
Werkstoffprüfung: Eine begrenzte Belastungsprüfung zunächst simulieren und auswerten.
Qualitätssicherung: Prüfentscheidungen nachvollziehbar dokumentieren.
Technische Dokumentation: Fachquellen kritisch vergleichen und ihre Aussagegrenzen erkennen.

Ausbildungsfall: Ein gedruckter Positionierblock

Arbeitsauftrag:

Eine Ausbildungswerkstatt fertigt einen kleinen Positionierblock aus PETG im FFF-Verfahren. Er soll einen herausnehmbaren metallischen Prüfstift aufnehmen. Der Block gehört ausschließlich zu einer nicht sicherheitsrelevanten Übungsvorrichtung.

Prüfe, ob der Block maßhaltig ist, der Prüfstift hineinpasst und das Bauteil die im Übungsfall festgelegte geringe Belastung verträgt.

Wichtig: Die folgenden Zahlen sind eigens festgelegte, fiktive Ausbildungsdaten. Sie sind keine allgemein gültigen Fertigungstoleranzen oder normativen Belastungsgrenzen.

Technische Vorgaben

Merkmal	Ausbildungsanforderung
Länge	40,00 ± 0,30 mm
Breite	20,00 ± 0,30 mm
Bohrungsdurchmesser	8,40 ± 0,20 mm
Durchmesser des Prüfstifts	8,00 mm, als dokumentiertes Istmaß angenommen
Simulierte Prüfkraft	10 N
Maximal zulässige simulierte Durchbiegung	0,50 mm unter Prüfkraft
Oberflächenzustand	Keine sichtbaren Risse oder funktionsrelevanten Schäden

Prüfentscheidung: Alle Anforderungen müssen erfüllt sein. Ein einzelnes nicht erfülltes Kriterium verhindert die Freigabe im Übungsfall.

Für einen realen industriellen Einsatz wären zusätzliche Anforderungen, geeignete Prüfverfahren, Messunsicherheiten und eine formale betriebliche Freigabe zu berücksichtigen.

Lerneinheit 1: Den Fertigungsprozess verstehen

Dauer: 8 Minuten

Beim FFF-Verfahren wird Kunststoffmaterial schichtweise aufgetragen. Druckrichtung, Temperatur, Material, Prozessparameter und Nachbearbeitung können die Bauteileigenschaften beeinflussen.

Demonstration: Schichtaufbau beobachten

Datei:3D Print Timelapse BambuLab P1S.webm

Video: Zeitraffer eines FFF-Druckvorgangs. MDXDave, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0.

Beobachtungsauftrag: Beschreibe, wie das Werkstück entsteht. Überlege, an welchen Stellen Fehler auftreten können, die später die Funktion beeinträchtigen.

Merke: Ein erfolgreich abgeschlossener Druckvorgang beweist noch keine Funktionsfähigkeit.

Abbildung: Additiver Fertigungsprozess. Leonhard Lenz, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0.

Basisaufgabe: Unterscheide zwischen einem optisch gelungenen Bauteil und einem funktional geprüften Bauteil.

Feedback: Entscheidend ist, dass ein gutes Druckbild keine überprüften Maße, Passungen oder Belastungseigenschaften ersetzt.

Lerneinheit 2: Abmessungen prüfen

Dauer: 15 Minuten

Ein Sollmaß beschreibt die konstruktive Vorgabe. Das Istmaß ist der tatsächlich ermittelte Wert.

Die Toleranz legt fest, welche Abweichungen zulässig sind.

Messschieber kennenlernen

Abbildung: Bestandteile eines Messschiebers. Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0.

Fachdemo: Mitutoyo Korea, „How to Use a Digital Caliper“, 2021.

Videoauftrag: Achte auf das Ansetzen der Messflächen und die Prüfung des Nullpunkts.

Vor dem Messen werden geeignete Messflächen gereinigt, der Zustand des Messmittels kontrolliert und ein vorgeschriebener Nullpunkt- beziehungsweise Referenzcheck durchgeführt.

Abbildung: Digitaler Messschieber. Lior Streng, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0.

Messregel: Die Displayauflösung ist nicht automatisch die Messgenauigkeit. Ein Messwert ist nur so verlässlich wie Messmittel, Messverfahren und Messbedingungen.

Interaktives Modell: Messschieber bedienen

Interaktiven Messschieber von GeoGebra öffnen

Simulation: Verschiebe den roten Punkt und übe das Ablesen. Die Darstellung simuliert einen Messschieber und ersetzt keine Prüfung eines realen Messmittels.

Aufgabe: Stelle drei unterschiedliche Messwerte ein und notiere sie. Erkläre, weshalb ein schräg angesetztes Messmittel zu einer falschen Messung führen kann.

Grenzmaße berechnen

Für die Länge gilt:

Sollmaß: 40,00 mm

Untere Grenze: 40,00 − 0,30 = 39,70 mm

Obere Grenze: 40,00 + 0,30 = 40,30 mm

Ein Messwert von 40,18 mm liegt innerhalb des zulässigen Bereichs.

Anwendungsaufgabe: Bewerte einen Block mit einer Länge von 40,35 mm.

Feedback: Nicht zulässig, weil der Messwert die obere Grenze um 0,05 mm überschreitet. Vor einer abschließenden Entscheidung müssen die Zuverlässigkeit der Messung und betriebliche Prüfregeln berücksichtigt werden.

Gestufte Hilfen zur Maßprüfung

Hilfe 1 – Denke nach: Wo findest Du das Sollmaß und die erlaubte Abweichung?

Hilfe 2 – Rechenweg: Addiere beziehungsweise subtrahiere die Toleranz vom Sollmaß.

Hilfe 3 – Lösungskontrolle: Ein Maß von 40,35 mm ist größer als das zulässige Höchstmaß von 40,30 mm.

Lerneinheit 3: Passungen funktional prüfen

Dauer: 12 Minuten

Eine Passung beschreibt das maßliche Zusammenwirken zweier Bauteile. Im Ausbildungsfall soll sich der metallische Prüfstift ohne erzwungenes Einpressen einsetzen und wieder entfernen lassen.

Für die Bohrung sind folgende Grenzmaße vorgegeben:

Merkmal	Wert
Mindestdurchmesser	8,20 mm
Höchstdurchmesser	8,60 mm
Angenommener Prüfstiftdurchmesser	8,00 mm

Bei einer gemessenen Bohrung von 8,36 mm ergibt sich rechnerisch ein diametrales Spiel von 0,36 mm.

Beachte: Das rechnerische Spiel allein beschreibt nicht die gesamte Montagefunktion. Formabweichungen, Oberflächenrauheit und lokale Druckfehler können das Einführen beeinflussen.

Demonstration: Gedruckte Teile passend gestalten

Praxiserklärung: Iker Libano / KNIN Custom, „Why Your 3D Printed Parts WON'T Fit and How to Fix It!“, 2025.

Videoauftrag: Unterscheide konstruktive Änderungen der Bohrung von Änderungen der Druck- beziehungsweise Slicereinstellungen.

Quellenkritik: Das Video liefert praktische Konstruktionsbeispiele. Seine Empfehlungen sind keine allgemeingültigen industriellen Passungsvorschriften.

Vergleich mit einer Grenzlehre

Abbildung: Beispiel einer Gut-/Ausschusslehre. Glenn McKechnie, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0.

Eine Grenzlehre ermöglicht für ein bestimmtes Maß eine Gut-/Ausschussprüfung. Die abgebildete Lehre ist ein allgemeines Demonstrationsbeispiel und keine passende Bohrungslehre für den Ausbildungsfall.

Entscheidungssimulation:

Bohrungsmaß	Maßbewertung	Begründung
8,36 mm	Zulässig	Innerhalb der Grenzen
8,16 mm	Nicht zulässig	Mindestmaß unterschritten
8,61 mm	Nicht zulässig	Höchstmaß überschritten
8,40 mm	Zulässig	Entspricht dem Sollmaß

Wichtig: Ein Prüfstift kann trotz eines unzulässigen Bohrungsmaßes hineinpassen. Die Funktionsprobe ersetzt deshalb die Maßprüfung nicht.

Bei höheren Genauigkeitsanforderungen sind für Innenmaße geeignete und überprüfte Innenmessgeräte beziehungsweise Lehren auszuwählen.

Feedback: Eine tragfähige Prüfentscheidung berücksichtigt sowohl die Zeichnungsanforderung als auch das Montageverhalten.

Lerneinheit 4: Begrenzte Belastungsprüfung

Dauer: 15 Minuten

Gedruckte Kunststoffbauteile können je nach Druckorientierung und Prozess unterschiedliche Festigkeiten in verschiedenen Richtungen aufweisen. Dieses Verhalten heißt Anisotropie.

Abbildung: Gedruckte Gitterstruktur mit unterschiedlich dicken Stegen. Robin Zitt, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0.

Fachdemonstration: Einfluss der Druckorientierung

CNC Kitchen, „Stop Printing Flat: The 45° Secret for Stronger Parts“, 26. Oktober 2025.

Videoauftrag: Beobachte die Zugversuche und vergleiche die Druckorientierungen. Welche Rolle spielen die Schichtgrenzen?

Fachliche Einordnung: Das Video zeigt nachvollziehbare experimentelle Vergleiche. Seine konkreten Messwerte gelten für die untersuchten Materialien, Geometrien und Prozessbedingungen. Sie dürfen nicht ungeprüft auf unseren PETG-Positionierblock übertragen werden.

Ein wissenschaftlicher Vergleich bietet die Studie Tensile Test Analysis of 3D Printed Specimens with Varying Print Orientation and Infill Density, veröffentlicht 2024. Die Untersuchung bestätigt den Einfluss von Orientierung und Füllstruktur, dokumentiert aber auch Ausnahmen von einfachen Verallgemeinerungen.

Prüfmaschine kennenlernen

Abbildung: Zugprüfmaschine für Ausbildungszwecke. Cdang, Wikimedia Commons, gemeinfrei.

Unterschied: Eine professionelle Werkstoffprüfung untersucht festgelegte mechanische Eigenschaften mit geeigneten Verfahren. Unsere Übung ist dagegen nur eine begrenzte Funktionsprüfung für einen konkreten Anwendungsfall.

Simulierter Belastungsversuch

Die Ausbildungswerkstatt legt für das fiktive Bauteil eine Prüfkraft von 10 N und eine maximal zulässige Durchbiegung von 0,50 mm fest.

Simulationsablauf:

Prüfplanung: Prüfkraft, Kraftrichtung, Einspannung und Grenzwert festlegen.
Simulation: Bauteil unter einer modellierten Last von 10 N betrachten.
Verformung: Durchbiegung bestimmen.
Prüfergebnis: Mess- beziehungsweise Simulationswert mit dem Grenzwert vergleichen.
Qualitätsentscheidung: Schäden und Funktion zusätzlich berücksichtigen.

Simulierte Durchbiegung	Bewertung	Begründung
0,30 mm	Grenzwert eingehalten	Unter 0,50 mm
0,50 mm	Grenzwert eingehalten	Genau auf der Grenze
0,62 mm	Nicht zulässig	Grenzwert überschritten

Modellgrenze: Diese simulierten Werte sind Übungsdaten und keine experimentell ermittelten Werkstoffeigenschaften. Eine einfache Simulation kann insbesondere Risse, Schichtablösung und Langzeitverhalten nicht zuverlässig nachweisen.

Sicherheitsentscheidung: Im Lernkurs erfolgt keine Belastung eines realen Werkstücks. Eine praktische Prüfung erfordert eine freigegebene Prüfvorschrift, geeignete Prüfeinrichtungen, eine sichere Einspannung, Schutzmaßnahmen und Fachaufsicht. Bei sichtbaren Schäden wird die Prüfung abgebrochen.

Gestufte Hilfen zur Belastungsprüfung

Hilfe 1: Vergleiche nur die Werte, die unter derselben festgelegten Prüfkraft ermittelt wurden.

Hilfe 2: Prüfe zuerst, ob der Wert kleiner oder gleich 0,50 mm ist.

Hilfe 3: Auch eine kleine Durchbiegung rechtfertigt keine Annahme, wenn ein Riss festgestellt wurde.

Lerneinheit 5: Prüfprotokoll und Qualitätsentscheidung

Dauer: 15 Minuten

Eine Prüfdokumentation muss erkennen lassen, welches Bauteil unter welchen Bedingungen wie geprüft wurde.

Vier Werkstücke im Vergleich

Alle folgenden Ergebnisse sind fiktive Lern- und Simulationsdaten.

Merkmal	Teil A	Teil B	Teil C	Teil D
Länge in mm	40,18	40,35	40,02	39,98
Breite in mm	20,03	19,99	19,97	20,00
Bohrung in mm	8,36	8,16	8,40	8,41
Simulierte Durchbiegung bei 10 N in mm	0,38	0,26	0,62	0,44
Sichtprüfung	Unauffällig	Unauffällig	Unauffällig	Riss sichtbar

Entscheide zunächst selbst: Welche Teile erfüllen sämtliche Übungsanforderungen?

Begründetes Feedback

Werkstück	Ergebnis	Fachliche Begründung
A	Im Übungsmodell zulässig	Alle Maße liegen innerhalb der Grenzen, die simulierte Durchbiegung liegt unter 0,50 mm und es ist kein Schaden angegeben.
B	Nicht zulässig	Länge und Bohrung liegen außerhalb ihrer Toleranzen. Die geringe Durchbiegung gleicht diese Fehler nicht aus.
C	Nicht zulässig	Die simulierte Durchbiegung überschreitet den festgelegten Grenzwert.
D	Nicht zulässig	Der dokumentierte Riss verhindert die Annahme trotz geeigneter Maße und geringer simulierter Durchbiegung.

Achtung: „Zulässig“ bedeutet hier ausschließlich, dass die fiktiven Daten die Lernaufgabe erfüllen. Dies ist weder ein realer Prüfbericht noch eine betriebliche Einsatzfreigabe.

Prüfprotokoll erstellen

Eintrag	Was dokumentiert wird
Identifikation	Bauteil-ID, Zeichnungsstand, Material, Druckauftrag
Prozess	Druckverfahren, Bauorientierung, relevante Einstellungen
Prüfmittel	Messgerät, Identifikation, Eignung und Prüfstatus
Messbedingungen	Messstellen, Umgebung, Prüfperson, Datum
Maße	Sollmaß, Grenzmaße, Istmaß, Einheit
Passung	Gegenstück, Montageverhalten, Auffälligkeiten
Belastung	Simulation oder Realversuch eindeutig kennzeichnen
Abweichung	Fehlerbeschreibung und gegebenenfalls Sperrvermerk
Entscheidung	Bewertung, Begründung und zuständige Freigabeperson

Feedback: Nur eine rückverfolgbare Dokumentation ermöglicht, Prüfungen zu überprüfen, Abweichungen zu analysieren und Fertigungsprozesse gezielt zu verbessern.

Lerneinheit 6: Fachquellen kritisch vergleichen

Dauer: 10 Minuten

Nicht jede technische Veröffentlichung besitzt dieselbe Aussagekraft.

Quelle	Fachlicher Nutzen	Grenze
ISO/ASTM 52920:2023	Anforderungen an industrielle additive Fertigungsprozesse und Qualitätssicherung	Die Norm legt nicht die hier erfundenen Prüfkräfte oder Toleranzen fest.
NIST: Additive Manufacturing Part Qualification	Messmethoden, Bauteilqualifikation, innere Fehler und Anisotropie	Forschungs- und Entwicklungsbezug; keine Einzelteilfreigabe
Prusa: Modeling with 3D Printing in Mind	Praxisinformationen zu Drucktoleranzen und Passungen	Herstellerbezogene Empfehlungen, nicht allgemein normativ
Mitutoyo: Digital Caliper Use	Fachdemonstration für den Messmitteleinsatz	Kein Nachweis der Qualität eines gedruckten Bauteils
Wissenschaftliche Studie von 2024	Experimenteller Vergleich von Druckorientierung und Füllgrad	Ergebnisse sind abhängig von Material, Geometrie und Versuch
CNC Kitchen, 2025	Anschauliche Prüfversuche mit dokumentierten Ergebnissen	Werkstattversuche ersetzen kein akkreditiertes Prüfverfahren.

Quellenvergleich: Vergleiche die Empfehlungen zur Maßhaltigkeit von Prusa mit den allgemeinen Anforderungen an Qualität und Qualifikation bei NIST und ISO.

Leitfrage: Warum genügt eine Herstellerangabe zur Druckgenauigkeit nicht, um jedes Werkstück automatisch freizugeben?

Begründetes Feedback: Der Herstellungsprozess, die Bauteilgeometrie und die Prüfmethode verändern die tatsächliche Qualität. Eine allgemeine Produkt- oder Herstellerangabe ist deshalb kein individueller Prüfnachweis.

Digitale Modelle und Simulationen

Interaktives Messmodell

GeoGebra – Vernier Caliper

Auftrag: Verändere die Messposition, dokumentiere Ablesewerte und erläutere mögliche Ablesefehler.

Interaktives 3D-Modell im Slicer

PrusaSlicer – dokumentiertes Messwerkzeug

Auftrag: Untersuche im digitalen Modell eines einfachen Positionierblocks Länge, Breite und Bohrung. Nutze ein von der Lehrkraft bereitgestelltes, ungefährliches Übungsmodell und die Messfunktion des Slicers.

Beachte: Die Messung am digitalen Modell bestätigt die Modellgeometrie, nicht die Maßhaltigkeit eines tatsächlich gedruckten Werkstücks.

Sicherheitsvorgabe: Arbeite ausschließlich offline im Modell beziehungsweise in der Slicer-Vorschau. Exportiere keine Maschinenbefehle für eine reale Ausführung und stelle keine automatische Verbindung zur Fertigungsanlage her.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Welche Größe beschreibt das tatsächlich ermittelte Werkstückmaß? (Istmaß) (!Sollmaß) (!Nennleistung) (!Bauraum)

Wie groß ist das zulässige Höchstmaß bei einer Länge von 40,00 mm mit einer Toleranz von plus oder minus 0,30 mm? (40,30 mm) (!40,00 mm) (!39,30 mm) (!40,60 mm)

Wie ist eine gemessene Länge von 40,35 mm im Ausbildungsfall zu bewerten? (Außerhalb der Toleranz) (!Genau auf dem Sollmaß) (!Innerhalb der Toleranz) (!Ohne Prüfung automatisch zulässig)

Was gilt für einen Bohrungsdurchmesser von 8,16 mm im Ausbildungsfall? (Das Mindestmaß wird unterschritten) (!Das Sollmaß ist exakt erreicht) (!Das Höchstmaß wird überschritten) (!Die Bohrung ist maßlich zulässig)

Welche Vorgehensweise verbessert die Verlässlichkeit einer Messschiebermessung? (Messflächen prüfen und korrekt ansetzen) (!Messschenkel kräftig zusammenpressen) (!Nur das Display betrachten) (!Messstellen ohne Kennzeichnung wechseln)

Was bedeutet eine erfolgreiche Montageprobe mit einem Prüfstift? (Das Montageverhalten wurde unter den Prüfbedingungen beobachtet) (!Alle Maße sind automatisch normgerecht) (!Die Dauerfestigkeit ist nachgewiesen) (!Eine Sicherheitsfreigabe ist erteilt)

Welche Eigenschaft kann sich beim FFF-Druck mit der Belastungsrichtung verändern? (Mechanische Festigkeit) (!Chemisches Elementsymbol) (!SI-Einheit der Länge) (!Anzahl der Raumdimensionen)

Welche simulierte Durchbiegung überschreitet den vorgegebenen Grenzwert? (0,62 mm) (!0,30 mm) (!0,45 mm) (!0,50 mm)

Wie wird ein gedrucktes Werkstück mit einem sichtbaren funktionsrelevanten Riss bewertet? (Nicht zulässig) (!Automatisch freigegeben) (!Ohne Dokumentation weiterverwendet) (!Allein nach Farbe beurteilt)

Welche Aussage zur ISO/ASTM 52920 ist richtig? (Sie behandelt Qualitätsanforderungen industrieller additiver Fertigungsprozesse) (!Sie legt für jeden Positionierblock eine Prüfkraft von 10 N fest) (!Sie ersetzt die betriebliche Gefährdungsbeurteilung vollständig) (!Sie bestätigt automatisch die Passung jedes FFF Bauteils)

Memory

Ordne die Fachbegriffe ihren Bedeutungen zu.

Sollmaß	Konstruktionsvorgabe
Istmaß	Messergebnis
Grenzmaß	Zulässiger Randwert
Passungsprobe	Montagekontrolle
Durchbiegung	Verformung unter Last
Anisotropie	Richtungsabhängigkeit
Sperrvermerk	Einsatz untersagt

Drag and Drop

Ordne jeder Prüfaufgabe das geeignete Verfahren zu.

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Prüfverfahren
Außenmaß	Messschieber mit Außenmessschenkeln
Bohrungsmaß	Innenmessung mit geeignetem Prüfmittel
Montageverhalten	Funktionsprobe mit Prüfstift
Durchbiegung	Verformungsauswertung im Lastmodell
Oberflächenriss	Sichtprüfung

Kreuzworträtsel

Messschieber	Welches Messgerät dient zur Bestimmung von Außenmaßen und geeigneten Innenmaßen?
Toleranz	Wie nennt man die zugelassene Maßabweichung?
Passung	Wie heißt das maßliche Zusammenwirken zweier Bauteile?
Anisotropie	Wie heißt die Richtungsabhängigkeit mechanischer Eigenschaften?
Pruefstift	Welches Gegenstück wird im Ausbildungsfall in die Bohrung eingesetzt?
Sichtpruefung	Wie heißt die Kontrolle auf äußerlich erkennbare Schäden?

LearningApps

Lückentext

Beim FFF-Verfahren werden Werkstücke schichtweise aus

aufgebaut.

Das konstruktiv vorgegebene Maß heißt

.

Das tatsächlich ermittelte Maß bezeichnet man als

.

Die erlaubte Maßabweichung wird durch die

beschrieben.

Ein geeignetes Gerät für einfache Längenmessungen ist der

.

Das maßliche Zusammenwirken zweier Bauteile bezeichnet man als

.

Die Richtungsabhängigkeit der mechanischen Eigenschaften heißt

.

Die Verformung eines Bauteils unter einer Querbelastung kann als

erfasst werden.

Ein sichtbarer Riss ist ein Hinweis auf eine mögliche

.

Die schriftliche Erfassung der Ergebnisse erfolgt in einem

.

Eine reale Belastungsprüfung darf nur nach entsprechender betrieblicher

durchgeführt werden.

Eine digitale Modellrechnung ersetzt keinen tatsächlichen

.

Offene Aufgaben

Leicht – Basisaufgaben

3D-Druck: Erstelle eine bebilderte Übersicht, die den Ablauf eines FFF-Drucks in vier Stationen zeigt. Feedback: Eine gute Darstellung unterscheidet Materialauftrag, Schichtbildung, Abkühlung und fertiges Werkstück, weil jeder Schritt die Qualität beeinflussen kann.
Messschieber: Beschrifte ein Bild eines Messschiebers und erläutere zwei typische Fehlerquellen. Feedback: Achte auf den korrekten Messbereich und das Ansetzen, weil falsche Handhabung zu systematischen Abweichungen führen kann.
Toleranzen: Berechne die Grenzmaße aller drei vorgegebenen Abmessungen. Feedback: Kontrolliere die Vorzeichen, weil eine vertauschte obere und untere Grenze zu falschen Prüfentscheidungen führt.
Prüfprotokoll: Gestalte eine einseitige Vorlage für die Dokumentation von Maßprüfungen. Feedback: Zeichnungsstand, Messmittel, Istwert und Entscheidung müssen nachvollziehbar sein, damit die Prüfung wiederholt werden kann.

Standard – Anwendungsaufgaben

Maßprüfung: Werte die vier fiktiven Werkstücke aus und erstelle eine farblich gekennzeichnete Entscheidungstabelle. Feedback: Begründe jede Ablehnung durch das konkrete fehlerhafte Merkmal und nicht durch eine allgemeine Vermutung.
Passung: Entwickle in einer digitalen Skizze zwei Varianten eines Positionierblocks mit unterschiedlich großen Bohrungen. Feedback: Vergleiche deren rechnerisches Spiel, weil kleine Maßänderungen die Montagefunktion beeinflussen.
Werkstoffprüfung: Erstelle ein Diagramm der simulierten Durchbiegungswerte und zeichne den Grenzwert ein. Feedback: Diagrammachsen, Einheit und Prüfkraft müssen erkennbar sein, damit die Werte richtig interpretiert werden.
Technische Dokumentation: Produziere ein zweiminütiges Erklärvideo zu einer sicheren, zunächst virtuellen Funktionsprüfung. Feedback: Das Video sollte Maßprüfung, Funktionsprobe und Belastungsbewertung klar trennen, da sie unterschiedliche Eigenschaften nachweisen.

Schwer – Transferaufgaben

Qualitätssicherung: Entwirf einen Prüfplan für eine kleine Serie von zwanzig additiv gefertigten Positionierblöcken. Feedback: Begründe Prüfumfang und Prüfhäufigkeit anhand der Fehlerfolgen und der Prozessstabilität, nicht durch willkürliche Zahlen.
Konstruktion: Entwickle im CAD-Modell eine überarbeitete Bohrungsgeometrie für eine verbesserte Einführbarkeit des Prüfstifts. Feedback: Berücksichtige Einführfase, Maßvorgaben und Messbarkeit, weil eine geometrische Verbesserung nicht neue Prüfprobleme verursachen soll.
Materialwissenschaft: Vergleiche PETG mit einem weiteren geeigneten 3D-Druck-Werkstoff anhand geprüfter Datenblätter und einer wissenschaftlichen Quelle. Feedback: Trenne Materialkennwerte von Bauteileigenschaften, weil Druckverfahren und Orientierung die tatsächliche Festigkeit beeinflussen.
Industrie 4.0: Entwickle ein Konzept für eine digitale Prüfdokumentation mit eindeutiger Bauteilidentifikation, simulierten Prüfwerten und menschlicher Freigabe. Feedback: Das Konzept ist nur überzeugend, wenn Rückverfolgbarkeit, Datenschutz, Fehlermeldungen und die Trennung von Simulation und Maschinensteuerung berücksichtigt werden.

Lernkontrolle

Bearbeite die Aufgaben mit kurzen Begründungen und passenden Skizzen oder Tabellen.

Qualitätssicherung: Ein gedruckter Block passt auf den Prüfstift, liegt aber außerhalb einer Maßtoleranz. Erkläre, weshalb Du ihn nicht allein aufgrund der erfolgreichen Montageprobe annehmen darfst.
Werkstoffprüfung: Zwei gleich aussehende Werkstücke zeigen unter identischer Belastung unterschiedliche Durchbiegungen. Entwickle eine Prüfhypothese und schlage vor, welche Prozessinformationen Du vergleichen würdest.
Messunsicherheit: Ein Istmaß liegt sehr nahe am zulässigen Grenzmaß. Begründe, weshalb Messmittel, Messverfahren und Unsicherheit vor einer endgültigen Entscheidung berücksichtigt werden müssen.
Technische Dokumentation: Ein Team meldet eine erfolgreiche Belastungssimulation und möchte das Bauteil sofort in einer Produktionsanlage verwenden. Formuliere eine fachlich begründete Antwort mit den zusätzlich erforderlichen Schritten.
Fehleranalyse: Nach mehreren Drucken treten kleinere Bohrungsmaße und sichtbare Materialaufwerfungen auf. Entwickle eine systematische Ursachenanalyse und trenne dabei Messfehler, Modellfehler, Prozessfehler und Nachbearbeitungsfehler.
Qualitätsmanagement: Ein Lieferant nennt eine allgemeine Fertigungsgenauigkeit für seinen 3D-Drucker. Bewerte, welche zusätzlichen Informationen für die Abnahme eines konkreten Werkstücks notwendig wären.

Lernnachweis

Für Deinen Lernnachweis erstellst Du eine digitale Prüfmappe.

Sie enthält:

Eine Darstellung des Ausbildungsfalls mit Zeichnungsangaben und Bauteilidentifikation.
Eine vollständige Grenzmaßberechnung mit Einheiten.
Eine tabellarische Auswertung der vier simulierten Werkstücke.
Eine fachlich begründete Passungsbewertung.
Eine Auswertung des simulierten Belastungsfalls mit eindeutig angegebenen Modellgrenzen.
Einen dokumentierten Vergleich von mindestens drei fachlichen Quellen.
Eine eindeutige Entscheidung für jedes Übungsbauteil.
Eine Reflexion über Arbeitssicherheit, Messunsicherheit und Grenzen der Simulation.

Bewertungskriterien:

Kriterium	Anteil
Fachliche Richtigkeit und Berechnungen	30 %
Prüfmethodik und Interpretation	25 %
Nachvollziehbare Dokumentation	20 %
Quellenkritik und Transferleistung	15 %
Sicherheitsbewusstsein	10 %

Bestehensbedingung: Die fachliche Bewertung durch die Lehrkraft berücksichtigt insbesondere sicherheitsrelevante Fehlentscheidungen. Eine bestandene Lernleistung ist keine betriebliche Qualifikations- oder Anlagenfreigabe.

OERs zum Thema

Wikipedia: 3D-Druck

Wikipedia – 3D-Druck

Weitere geprüfte Fachquellen

ISO/ASTM 52920:2023: Qualität und Qualifikation in industriellen additiven Fertigungsprozessen. Die vollständige Norm ist nicht frei verfügbar.
NIST: Fachinformationen zur Qualifizierung additiv gefertigter Bauteile.
Prusa Knowledge Base: Hinweise zur Modellierung, Druckorientierung und zu Toleranzen.
Mitutoyo: Demonstration der Messschieberanwendung.
Journal of Composites Science, 2024: Experimentelle Untersuchung der Druckorientierung und Fülldichte.
CNC Kitchen, 2025: Dokumentierte Werkstattversuche zur Festigkeit unterschiedlicher Druckorientierungen.
PrusaSlicer: Dokumentation der digitalen Messfunktion.

Medienrechte und Quellenstatus

Recherche- und Prüfstand: 11. Oktober 2026

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Mediendatei	Rechteinhaber beziehungsweise Urheber	Lizenz
Schematic representation of Fused Filament Fabrication 01.png	Paolo Cignoni	CC BY-SA 4.0
3D Print Timelapse BambuLab P1S.webm	MDXDave	CC BY-SA 4.0
3D printer at 35c3 01.jpg	Leonhard Lenz	CC BY-SA 4.0
Vernier caliper legends de.svg	Joaquim Alves Gaspar, Antilived und Sebastian Wallroth	CC BY-SA 3.0 als verfügbare Lizenzoption
Digital caliper.jpg	Lior Streng	CC BY-SA 4.0
GaugeGapPlainGoNoGo.jpg	Glenn McKechnie	CC BY-SA 3.0
3D-printed Microstructure.jpg	Robin Zitt	CC BY-SA 4.0
Machine traction gunt wp300.jpg	Cdang	Gemeinfrei laut Commons-Dateiseite

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Die Quellenlage ist bewusst differenziert: Normen, Forschungsarbeiten, Herstellerinformationen und Werkstattdemonstrationen erfüllen unterschiedliche Zwecke und besitzen unterschiedliche Aussagegrenzen.