Bauelemente mit Maschinen fertigen - Anlagenmechaniker SHK - LF 2

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Bauelemente mit Maschinen fertigen - Anlagenmechaniker SHK - LF 2

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Einleitung

In Lernfeld 2 des ersten Ausbildungsjahres übst du, Bauelemente für die Sanitär-, Heizungs- und Klimatechnik nach einer Zeichnung maschinell herzustellen. Der KMK-Rahmenlehrplan vom 29. Januar 2016 sieht hierfür 80 Unterrichtsstunden vor. Eine fachgerechte Bearbeitung umfasst den ganzen Auftrag: Anforderungen erfassen, Verfahren vergleichen, Arbeitsschritte planen, Maschinen und Werkzeuge beurteilen, Schnittdaten berechnen, Qualität prüfen, Fehler erklären und das Ergebnis dokumentieren. Beispiele sind Haltebleche, Montagewinkel, Rohrschellen-Zwischenstücke und nicht druckführende Befestigungsteile.

Dein Lernziel: Du kannst einen SHK-typischen Fertigungsauftrag analysieren, unter funktionalen, wirtschaftlichen, ökologischen und sicherheitstechnischen Gesichtspunkten planen, bei entsprechender Unterweisung und befugter Aufsicht bearbeiten, nach einem Prüfplan kontrollieren und nachvollziehbar übergeben. Du lernst an einem fiktiven Modellauftrag; es handelt sich nicht um eine Freigabe zur Produktion sicherheitsrelevanter oder tragender Bauteile.

Wichtige Abgrenzung: Maschinen mit rotierenden Werkzeugen sind gefährlich. Das Lesen dieses Kurses ersetzt keine Gefährdungsbeurteilung, praktische Einweisung, Betriebsanweisung oder Aufsicht. Ohne befugte Aufsicht erstellst du stattdessen eine digitale Zeichnung, eine Schnittwert-Simulation und ein Prüfprotokoll mit erfundenen Messwerten. Maßgeblich sind die aktuelle Maschinenanleitung, die betriebliche Unterweisung und die geltenden Schutzmaßnahmen.

Technische Aufträge und Zeichnungen verstehen

Vom SHK-Auftrag zum fertigungsgerechten Bauteil

Ein Betrieb benötigt etwa einen gelochten Montageflachstahl als Unterrichtsmodell zur Demonstration einer Rohrschellenbefestigung. Zunächst klärst du die Funktion: Welche Anschlüsse sind vorgesehen? Wo liegen die Bohrungsmitten? Welche Maßabweichungen sind erlaubt? Darf die Oberfläche scharfe Kanten aufweisen? Vor dem Bearbeiten werden Teilzeichnung, gegebenenfalls Baugruppenzeichnung, Stückliste und Arbeitsplan abgeglichen. Eine Teilzeichnung beschreibt das einzelne Werkstück; eine Baugruppenzeichnung zeigt dessen Einbaulage. Die Stückliste benennt die benötigten Teile und Mengen.

Ein Maß besteht gegebenenfalls aus Nennmaß und Toleranz. Beispiel: 100,0 ± 0,5 mm bedeutet 99,5 bis 100,5 mm als zulässigen Bereich. Ein Prüfwert von 100,6 mm wäre außerhalb dieser eigens für den Übungsauftrag vorgegebenen Grenze. Die Breite einer allgemeinen Toleranz darfst du nicht aus dem Bauchgefühl ableiten: Entscheidend ist die gültige Zeichnung. Passung beschreibt das Zusammenwirken maßbehafteter Gegenstücke, zum Beispiel Bohrung und Welle. Für konkrete Passungsbezeichnungen und Grenzabmaße werden die jeweils geltenden Normunterlagen oder Tabellenbücher benötigt; die Zahlen dieses Übungsauftrags sind ausdrücklich auftragsspezifisch.

Werkstoffe, Halbzeuge und Oberflächen

Halbzeug ist ein vorgefertigtes Ausgangsmaterial wie Blech, Flachstahl, Rohr oder Profil. Werkstoffbezeichnungen wie S235JR, Edelstahlqualitäten, Kupfer- und Aluminiumlegierungen oder geeignete Kunststoffe haben Bedeutung für Bearbeitbarkeit, Korrosion, Einsatzort und Werkzeugwahl. Ein S235JR-Flachstahl für das Modell ist kein automatisch zulässiger Werkstoff für trinkwasserberührte Bauteile. In SHK-Anlagen dürfen Werkstoffe, Rohre, Verbindungssysteme und deren zulässige Anwendungen nur nach gültigen technischen Regeln und Herstellervorgaben gewählt werden.

Die Oberflächenqualität beeinflusst Passgenauigkeit, Reibung, Korrosionsneigung und Verletzungsrisiko. Oberflächengüte kann über messbare Rauheitskennwerte sowie Sicht- und Tastkriterien beschrieben werden. Rauheitswerte wie Ra werden nicht erfunden: Wenn keine Vorgabe existiert, protokollierst du im Übungsfall ausdrücklich nur die Kriterien „gratfrei“ und „keine tiefen Riefen“. Kanten werden gemäß Zeichnung nachbearbeitet; unkontrolliert starkes Entgraten kann ein Maß verändern.

Digital planen und Daten schützen

Du kannst ein Werkstück mit einem CAD-Programm skizzieren, Bohrungskoordinaten als Tabelle hinterlegen und einen digitalen Arbeitsplan erstellen. Versionsnummer, Datum, Freigabestand, Einheiten und verwendete Tabellenquelle gehören dazu. CAD-Ansichten vereinfachen die Planung, ersetzen aber keine Prüfung am realen Werkstück. Für Übungsdateien nutzt du fiktive Auftragsnummern statt Kundennamen, Gebäudeadressen, Personenfotos oder Betriebsgeheimnissen. Technische Zeichnungen aus realen Betrieben werden nur nach ausdrücklicher Erlaubnis geteilt.

Maschinen, Werkzeugbewegungen und Fertigungsverfahren auswählen

Vergleichen statt einfach die nächste Maschine benutzen

Beim maschinellen Sägen trennt eine bewegte Zahnreihe ein Profil auf Länge. Beim Bohren erzeugt üblicherweise ein rotierender Bohrer zusammen mit axialem Vorschub eine Bohrung. Senken bearbeitet den Rand einer vorhandenen Bohrung, beispielsweise für einen Schraubenkopf. Beim Fräsen tragen rotierende Schneiden Material ab, während Werkzeug und Werkstück kontrolliert relativ zueinander bewegt werden. Beim Drehen rotiert gewöhnlich das Werkstück, etwa wenn ein zylindrischer Distanzkörper hergestellt wird. Schleifen arbeitet mit geometrisch unbestimmten Schneiden; staub- und funkenerzeugende Verfahren verlangen eine eigene Gefährdungsbeurteilung.

Für ein einfaches Blech mit zwei Löchern sind eine geeignete Trennmaschine und eine dafür ausgelegte Bohrmaschine häufig zweckmäßiger als aufwendige Fräsbearbeitung. Vergleiche dabei nicht nur die Zeit des eigentlichen Schnitts, sondern auch Rüsten, Spannaufwand, Werkzeugverschleiß, erreichbare Toleranz, Materialverlust, Sicherheitsmaßnahmen und Nacharbeit. Bei Rohrmaterial haben Spezialmaschinen wie Rohrtrenn- und Gewindebearbeitungssysteme zusätzliche Herstelleranforderungen.

Ständerbohrmaschine als Maschinenbeispiel; Pavel Ševela, CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons.

Fräsmaschine zum Verfahrensvergleich; Pavel Ševela, CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons.

Drehmaschine in einer Lehrwerkstatt; Oleg Bor, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons.

Baugruppen der Werkzeugmaschine

An der Ständerbohrmaschine gehören typischerweise Motor, Antrieb oder Getriebe, Spindel, Bohrfutter beziehungsweise Werkzeugaufnahme, Vorschubeinrichtung, Maschinentisch, geeignete Spanneinrichtung, Schutzvorrichtungen und Bedienelemente zusammen. Die Spindel überträgt die Drehbewegung, die Vorschubbewegung bringt die Schneide in das Material. Je nach Maschine sind Drehzahlstufen, Grenzwerte und Verriegelungen unterschiedlich. Ein Not-Halt ersetzt weder ordnungsgemäße Schutzabdeckungen noch das Sichern des Werkstücks.

Werkzeugspannen und Werkstückspannen sind verschiedene Aufgaben: Der Bohrer muss zur Werkzeugaufnahme passen; das Werkstück muss in geeigneter Vorrichtung gegen Mitdrehen, Kippen und Hochreißen gesichert sein. Bloßes Festhalten mit der Hand ist keine zulässige Spannstrategie. Antrieb und Maschine werden nur durch dazu unterwiesene und befugte Personen gemäß Bedienungsanleitung eingerichtet.

Werkzeugwerkstoffe und Werkzeuggeometrie

HSS steht für Schnellarbeitsstahl und bezeichnet einen häufig verwendeten Schneidstoff. Hartmetall kann bei geeigneter Maschine und korrekten Schnittbedingungen eine andere Leistungsfähigkeit besitzen. Werkstoffhärte, Zähigkeit, Maschine, Schneidstoff, Durchmesser und Beschichtung beeinflussen die Auswahl. Der Spiralbohrer besitzt unter anderem Hauptschneiden, Querschneide, Spannuten und Führungsfasen. Der Spitzenwinkel und die Schneidengeometrie müssen zur Materialgruppe und Bearbeitung passen; ein pauschaler Winkel gilt nicht für jeden Werkstoff oder Spezialbohrer.

Erklärgrafik zur Geometrie eines Spiralbohrers; Robert Hewitt, CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons. Englische Grafikbeschriftung anhand der deutschen Fachbegriffe erschließen.

Typische Fehler: Werkstoff und Bohrertyp verwechseln; einen beschädigten oder stumpfen Bohrer verwenden; die Spannung des Werkstücks vergessen; Bohrungsmitten nicht eindeutig bemaßen; den Maschinentyp allein nach hoher Drehzahl auswählen. Jede Abweichung wird vor dem Einsatz geklärt.

Fertigungsparameter, Zeiten und Kosten berechnen

Schnittgeschwindigkeit und Drehzahl

Die Schnittgeschwindigkeit v_c beschreibt die Umfangsgeschwindigkeit der Werkzeugschneide, meist in m/min. Die Drehzahl n beschreibt die Umdrehungen je Minute. Für eine rotierende Bohrerschneide am Durchmesser d in mm gilt:

v_c = π · d · n / 1000 und umgestellt n = 1000 · v_c / (π · d).

Rechenbeispiel: Angenommen, eine freigegebene Werkzeug-Werkstoff-Kombination verwendet als reinen Rechenwert v_c = 20 m/min und einen Bohrerdurchmesser d = 6,5 mm. Dann ergibt sich n = 1000 · 20 / (3,1416 · 6,5) ≈ 979 U/min. Dies ist ein Mathematikbeispiel, keine allgemeine Maschinenempfehlung. Angenommen, eine passende Schulungsmaschine bietet nach Prüfung eine zulässige Stufe von 900 U/min, so beträgt die tatsächliche Schnittgeschwindigkeit 3,1416 · 6,5 · 900 / 1000 ≈ 18,38 m/min. Ob das geeignet ist, entscheidet die befugte Fachperson anhand der aktuellen Hersteller- und Werkstoffangaben.

Einheitenfehler vermeiden: Wer die Umrechnung mm in m vergisst, erhält einen 1000-fach falschen Wert. Außerdem sind n in U/min und v_c in m/min verschiedene Größen. Bestimme niemals einen Maschinenwert nur nach dieser Lehrformel, ohne zulässige Bereiche, Werkzeugzustand und Schutzkonzept zu prüfen.

Vorschub, Hauptnutzungszeit und Fertigungskosten

Der Vorschub f ist beim Bohren ein angenommener Weg pro Umdrehung, z. B. 0,10 mm/U. Die Vorschubgeschwindigkeit lautet v_f = f · n. Im Rechenmodell mit n = 900 U/min ergibt sich v_f = 0,10 · 900 = 90 mm/min. Bei einer vereinfachten Vorschubstrecke L = 6 mm ergibt sich t_h = L / v_f = 6 / 90 min = 0,0667 min ≈ 4 s pro Bohrung. Zwei Bohrungen benötigen in diesem rein theoretischen Modell etwa 8 s reine Vorschubzeit. Die 6 mm sind ein didaktischer Rechenwert für Plattendicke einschließlich angenommener Zugabe und kein betrieblicher Arbeitsparameter. Tatsächliche Zeiten enthalten Sicherheitskontrollen, Rüsten, Positionieren, Zustellen, Stoppen, Prüfen, Werkzeugwechsel und mögliche Störungen. Der Modellwert ist nicht als Arbeitsvorgabe nutzbar.

Fiktive Kalkulation für ein Übungsstück: Rohteil 2,50 €, 12 Minuten Arbeits- und Maschinenzeit bei zusammen 35 €/h ergeben 12/60 · 35 = 7,00 €, dazu modellhafte Verbrauchsmittel 0,70 €. Summe 10,20 € ohne Gemeinkostenzuschlag, Steuern oder Gewinn; diese Werte sind ausdrücklich erfunden. Ein Prozess mit kurzer Maschinenlaufzeit kann wegen des Rüstaufwands für eine Einzelfertigung trotzdem teuer sein. Prüfe auch Ausschusswahrscheinlichkeit, Energieverbrauch, Lärm, Nacharbeit und spätere Korrosionsschäden.

Kühlschmierstoff, Energie und Ressourcenschonung

Kühlschmierstoffe (KSS) können je nach Verfahren Wärme abführen, Reibung verringern und Spanabfuhr unterstützen. Sie können zugleich Haut und Atemwege belasten und sind nicht beliebig mit anderen Stoffen mischbar. Entscheidungen über Produkt, Konzentration, Menge, Freigabe, Schutz und Entsorgung richten sich nach Gefährdungsbeurteilung, Herstellerdaten und geltendem Regelwerk. Nicht jeder Bohrvorgang braucht dieselbe Art von KSS. Flüssigkeiten gehören nicht in den Abfluss. Getrennte Metallspäne, kurze Transportwege, passende Zuschnitte, wiederverwendbare Verpackungen und vermiedene Fehlteile senken Material- und Entsorgungsaufwand. Auch digitale Fertigungspläne können durch klare Versionsführung Ausschuss reduzieren.

Arbeits- und Gesundheitsschutz sowie Maschinen vorbereiten

Sicherheit vor Tempo

Maschinenbetrieb ist nur nach Unterweisung, Freigabe und unter befugter Aufsicht zulässig. Die Arbeitsstelle wird anhand einer Gefährdungsbeurteilung und der konkreten Betriebsanweisung betrachtet. Gefährdungen sind insbesondere Einziehen durch rotierende Teile, wegfliegende Späne, beschädigte Werkzeuge, herausgeschleuderte Werkstücke, Lärm, scharfe Kanten, KSS-Kontakt und ungewollter Wiederanlauf.

Schutzprinzipien für Ständerbohrmaschinen: lange Haare sichern, Schmuck entfernen, enganliegende Kleidung und geeignete Schutzbrille tragen, Schutzeinrichtungen benutzen, passende Schutzausrüstung nach Gefährdungsbeurteilung tragen. Keine Handschuhe an rotierenden Bohrmaschinen, weil sie eingezogen werden können. Geeignete Spannmittel verhindern das Mitdrehen des Werkstücks. Werkzeugwechsel und Späneentfernung erfolgen nur bei stillgesetzter, gegen ungewolltes Anlaufen gesicherter Maschine nach Herstelleranleitung; Späne nicht mit Fingern oder Druckluft wegblasen, sondern geeignete Hilfsmittel verwenden. Beschädigungen, unklare Spannlage oder fehlende Schutzabdeckung bedeuten Stopp und Rücksprache. Ein Video ersetzt keine Unterweisung.

Geprüftes deutschsprachiges Fachvideo: BGHM: Ständerbohrmaschine – Unfälle vermeiden (2025, etwa 2:46 Minuten). Arbeitsauftrag: Notiere fünf Schutzmaßnahmen und begründe deren jeweilige Wirkung.

Zusatzvideo für den Verfahrensvergleich: BGHM: Sicher an der Drehbank arbeiten (2021, etwa 2:28 Minuten). Frage: Was verändert sich am Gefährdungsbild, wenn das Werkstück rotiert?

Kontrollpunkte statt gefährlicher Alleinversuche

Vor einer freigegebenen Bearbeitung werden schriftlich kontrolliert: Zeichnung und Maße verstanden; Werkstoffidentität geprüft; Maschine und Werkzeug für den Auftrag geeignet; Arbeitsbereich und Schutzvorrichtungen nach Betriebsanweisung beurteilt; zulässige Schnittwerte und gegebenenfalls KSS durch Fachperson bestätigt; Werkzeug und Werkstück fachgerecht gespannt; Prüfmittel einsatzfähig; zuständige Aufsicht benannt. Änderungen am Antrieb, Schutzsystem oder elektrischen Bauteilen werden nicht eigenmächtig vorgenommen. An unbekannten Maschinen bleibt es bei Anschauung, CAD-Modell und Simulation.

Digitale sichere Alternative: Zeichne die Halteplatte in einer kostenfreien CAD-Umgebung oder auf Millimeterpapier, simuliere die Bohrungskoordinaten und berechne Soll- und Istmaße. Eine Auswertung mit fiktiven Messwerten schult Qualitätskontrolle, ohne ein gefährliches Gerät einzuschalten.

Praxisfall: Gelochte SHK-Montageplatte planen, prüfen und bewerten

Ausgangsauftrag und Sollvorgaben

Fiktiver Auftrag M-02: Für ein nicht tragendes Unterrichtsmodell einer Rohrschellenhalterung soll eine rechteckige Flachstahlplatte mit zwei Durchgangsbohrungen als Demonstrator entstehen. Sie ist nicht für reale Leitungen, Lasten, Trinkwasser- oder Drucksysteme freigegeben. Material: ein geeignetes Flachstahl-Halbzeug, im Beispiel S235JR mit dokumentierter Materialfreigabe. Außenmaße Länge 100,0 ± 0,5 mm, Breite 40,0 ± 0,5 mm, Nenndicke 4 mm; Dickentoleranz laut tatsächlichem Halbzeugnachweis, im Unterricht nur dokumentieren. Die Lochmitten liegen jeweils 20,0 ± 0,3 mm von ihrer nächstgelegenen Stirnseite und 20,0 ± 0,3 mm von einer gemeinsamen Längskante. Beide Bohrungen haben 6,5 ± 0,2 mm Durchmesser; Kanten müssen ohne scharfkantige Grate sein. Die Bohrungsmitten ergeben sich im Koordinatensystem mit linker unterer Ecke als Ursprung zu (20; 20) mm und (80; 20) mm. Nennabstand = 80 - 20 = 60 mm. Die geforderte Lage wird an der jeweiligen Bezugsfläche geprüft, nicht allein über den Lochabstand.

Vollständiger Arbeitsplan und Entscheidung

Nr.	Arbeitsschritt und Ergebnis	Mittel / Kontrolle
1	Auftrag und Schutzanforderungen lesen; Zeichnungsfreigabe und Maße tabellarisch erfassen	Fiktive Teilzeichnung, Materialdaten, Gefährdungsbeurteilung
2	Verfahren und Ressourcen vergleichen: geeignetes maschinelles Trennen, Bohren und Kantenbearbeitung	Maschinenunterlagen, Werkzeug-/Spannmittelliste, Kostenvergleich
3	CAD-Skizze und Bearbeitungsfolge planen; Maße, Bezugskanten und Lagekoordinaten prüfen	Zeichnung mit Version M-02-V1, Tabellenbuch
4	Schnittgeschwindigkeit und Drehzahl als Rechenaufgabe bestimmen; Werte fachlich prüfen und freigeben lassen	Herstellerangaben, Rechenblatt, verantwortliche Aufsicht
5	Arbeitsplatz, Schutzvorrichtungen, Werkzeug, Spannlage und Prüfmittel nach Betriebsanweisung durch Unterwiesene kontrollieren	Kontrollliste; bei Mangel Bearbeitung stoppen
6	Zuschnitt, Bohrungen und fachgerechte Gratentfernung ausschließlich im beaufsichtigten Werkstattbetrieb ausführen; sonst CAD-Simulation	Freigegebene Maschine und sichere Spannmittel oder digitales Modell
7	Außenmaße, Bohrungsdurchmesser, Bezugskantenabstände und Oberflächen nach Prüfplan feststellen	Messschieber/geeignete Lehren, Sichtprüfung, Prüfprotokoll
8	Maße bewerten, eventuelle Sperrung veranlassen, Material/Zeiten dokumentieren und Ergebnis präsentieren	Freigabeentscheidung, Fehleranalyse, kurze Präsentation

Begründung: Die Bohrmaschine eignet sich für zwei einfache Rundlöcher, sofern Genauigkeitsvorgaben mit Maschine, Werkzeug und Spannkonzept erreichbar sind. Ein Sonderverfahren wäre hier meist nicht wirtschaftlich. Die jeweilige Arbeitsfolge ist eine Planungsübung und keine Freigabe zur selbstständigen Maschinennutzung.

Rechenweg für Material und Prozess

Das Bruttovolumen des Plattenrohlings ist 100 · 40 · 4 = 16 000 mm³ = 16 cm³. Mit dem für die Übung angenommenen Dichtewert für Stahl ρ = 7,85 g/cm³ ist die theoretische Rohmasse 16 · 7,85 = 125,6 g. Zwei ideale Durchgangsbohrungen entfernen zusammen V = 2 · π · (6,5/2)² · 4 = 265,5 mm³ = 0,2655 cm³. Die theoretische Bohrspanmasse ist 0,2655 · 7,85 ≈ 2,08 g. Die fertige geometrische Modellmasse ohne Kantenabtrag, Kerfverluste und andere Abweichungen beträgt näherungsweise 123,5 g. Beim tatsächlichen Zuschnitt entstehen weitere Verluste, die getrennt erfasst werden. Materialausnutzung und Späne-Recycling sind damit prüfbare Nachhaltigkeitsaspekte.

Aus dem beispielhaften Rechenwert v_c = 20 m/min und d = 6,5 mm folgt n ≈ 979 U/min. Eine angenommene, erst fachlich zu prüfende Maschinenstufe von 900 U/min ergibt v_c ≈ 18,38 m/min. Mit f = 0,10 mm/U wäre v_f = 90 mm/min. Die modellhafte Vorschubzeit beider Löcher bei je 6 mm Rechenweg wäre 2 · 6 / 90 = 0,133 min ≈ 8 s, ohne alle Rüst- und Nebenzeiten. Für die fiktive Kostenrechnung ergeben sich 2,50 + (12/60 · 35) + 0,70 = 10,20 €. Alle Zahlen sind Übungsannahmen, keine allgemeingültigen technologischen oder preislichen Vorgaben.

Prüfen, protokollieren, entscheiden

Beschriftete Messschieber-Grafik; Joaquim Alves Gaspar, CC BY 2.5 oder CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons. Die englischen Funktionsnummern auf die deutschen Messaufgaben übertragen.

Prüfplan: Die Länge und Breite werden mit einem geeigneten, funktionsfähigen Messmittel geprüft; die Bohrungsdurchmesser mit einem für Toleranz und Aufgabe geeigneten Messmittel oder Lehre, die Lage anhand definierter Bezugskanten mit geeignetem Messaufbau. Kalibrier- und Prüfstatus, Messbereich und Auflösung sind zu beachten; für enge Toleranzen reicht nicht jedes Messgerät. Sichtprüfung auf Grate und Materialschäden ergänzen die Maßprüfung. Der Messschieber kann in einem schulischen Modell dienen, ersetzt aber keine messtechnische Eignungsprüfung.

Merkmal	Soll / zulässiger Bereich	Fiktives Ist	Bewertung
Länge	99,5–100,5 mm	100,2 mm	im Bereich
Breite	39,5–40,5 mm	39,9 mm	im Bereich
Bohrung links	6,3–6,7 mm	6,6 mm	im Bereich
Bohrung rechts	6,3–6,7 mm	6,8 mm	außerhalb
Lochmitte links von linker Stirnseite	19,7–20,3 mm	20,1 mm	im Bereich
Lochmitte rechts von rechter Stirnseite	19,7–20,3 mm	20,2 mm	im Bereich
Beide Lochmitten von Längskante	jeweils 19,7–20,3 mm	20,0 und 20,1 mm	im Bereich
Kanten	gratfrei	Grat an Bohrung rechts	nicht erfüllt

Prüfentscheidung: Das Modellstück ist nicht freizugeben, denn eine zu große Bohrung kann durch bloßes Entgraten nicht wieder maßhaltig werden. Die rechte Bohrung ist 0,1 mm über der oberen Grenze; außerdem liegt ein Grat vor. Die Abweichung wird dokumentiert, das Teil gekennzeichnet und die fachlich verantwortliche Person entscheidet anhand des tatsächlichen Auftrags über Nacharbeit, Sperrung oder Neufertigung. Eine eigenmächtige Änderung der Zeichnung zum Bestehen ist unzulässig.

Fehleranalyse: Mögliche Ursachen für Übermaß sind ungeeigneter Bohrer, Werkzeugschlag, fehlerhafte Spannung, Werkstoffeinfluss oder falscher Messaufbau. Diese Hypothesen sind zu prüfen, nicht als Tatsache aus dem Messwert abzuleiten. Dokumentiere Maß, Methode, Messmittel, Datum, Zeichnungsstand, Abweichung, Ursache nach Prüfung und Folgemaßnahme. Für die Veröffentlichung verwendest du nur fiktive Daten.

Bewertungsraster und Reflexion

Kriterium	Nachweis	Punkte
Auftrag verstanden	Funktion, Material, Bezugskanten und Toleranzen richtig erfasst	0–15
Fertigung geplant	Begrenzungen, Verfahren, Werkzeug, Arbeitsplan und Wirtschaftlichkeit begründet	0–20
Technik berechnet	Einheiten, Rechenschritte, überprüfbare Ergebnisse und Freigabevorbehalt	0–20
Schutz und Umwelt	Risiken, Spannkonzept, Unterweisung, KSS und Abfall nachvollziehbar	0–20
Qualität geprüft	Prüfmittelwahl, Ist-Soll-Abgleich, Fehlerentscheidung und Dokumentation	0–20
Reflexion und Präsentation	Verbesserungen klar, fachlich nachvollziehbar und adressatengerecht	0–5
Gesamt		100

Rubrik: Volle Punktzahl pro Bereich bei fachlich richtiger, belegter und vollständiger Begründung; ungefähr die Hälfte bei teilweise korrektem, lückenhaftem Nachweis; null bei fehlendem oder unbrauchbarem Nachweis. Kritische Sicherheitsverstöße führen unabhängig von Punkten zum Abbruch der Praxisaufgabe; eine praktische Durchführung ist nicht erforderlich, um die sichere Simulationsalternative erfolgreich abzuschließen. Für die Reflexion beantworte: Welcher Fehler hätte vorab vermieden werden können? Welche Prüfung wäre früher sinnvoll? Wie senkt eine digitale Planversion das Risiko von Ausschuss?

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste dein Fachwissen

Was beschreibt in einer Fertigungszeichnung die Toleranz 100,0 ± 0,5 mm? (Erlaubt sind Maße von 99,5 bis 100,5 mm) (!Erlaubt sind nur Maße von 100,0 bis 100,5 mm) (!Jeder gemessene Wert ist zulässig) (!Die Materialdicke muss 0,5 mm betragen)

Welche Information entnimmst du einer Teilzeichnung besonders für die Bohrplanung? (Bohrungsdurchmesser und Lage der Bohrungsmitten) (!Den Namen der späteren Bewohner) (!Die Farbe der Werkzeugschublade) (!Die Wetterprognose für den Liefertermin)

Welche Beschreibung passt zum Bohren an einer üblichen Ständerbohrmaschine? (Der Bohrer rotiert und besitzt eine axiale Vorschubbewegung) (!Das Werkstück wird frei mit der Hand umhergedreht) (!Der Bohrer bleibt immer ohne Bewegung) (!Nur eine gerade Sägebewegung erzeugt das Loch)

Was ist ein wesentliches Kriterium bei der Wahl eines Schneidwerkzeugs? (Werkstückwerkstoff und Schneidstoff müssen zusammenpassen) (!Ausschließlich die Farbe des Werkzeuggriffs entscheidet) (!Jedes Werkzeug eignet sich für alle Werkstoffe) (!Die Werkzeugaufnahme ist unabhängig von der Maschine)

Welche Formel berechnet die Drehzahl aus Schnittgeschwindigkeit und Bohrerdurchmesser in mm? (n = 1000 mal v_c geteilt durch pi mal d) (!n = v_c mal d mal 1000) (!n = d geteilt durch v_c) (!n = 1000 geteilt durch d ohne Schnittgeschwindigkeit)

Welche Maßnahme ist an einer rotierenden Ständerbohrmaschine richtig? (Das Werkstück mit einer geeigneten Spannvorrichtung sichern) (!Das Werkstück beim Bohren mit den Händen festhalten) (!Handschuhe nahe am rotierenden Bohrer tragen) (!Späne bei laufender Maschine mit der Hand entfernen)

Was ist beim Umgang mit Kühlschmierstoffen fachlich richtig? (Die Gefährdungsbeurteilung und Herstellerdaten berücksichtigen) (!Gebrauchte Kühlschmierstoffe in den Ausguss schütten) (!Beliebige Chemikalien zusammenmischen) (!Hautschutz und Entsorgung grundsätzlich ignorieren)

Welches Prüfmittel ist für eine eng tolerierte Bohrung sachgerecht auszuwählen? (Ein nach Messaufgabe und Toleranz geeignetes geprüftes Messmittel) (!Ein Zollstock unabhängig von seiner Auflösung) (!Eine rein optische Schätzung ohne Prüfkriterium) (!Das schwerste verfügbare Werkzeug)

Wie ist im Praxisfall der Messwert 6,8 mm bei geforderten 6,5 ± 0,2 mm zu bewerten? (Er liegt oberhalb der oberen Toleranzgrenze) (!Er liegt genau auf der oberen Toleranzgrenze) (!Er ist wegen der Nennweite automatisch zulässig) (!Er muss ohne Protokoll akzeptiert werden)

Was gehört zur fachgerechten Übergabe eines gefertigten Übungsbauteils? (Prüfprotokoll mit Ist-Soll-Vergleich und begründeter Entscheidung) (!Nur ein Foto ohne Messwerte) (!Eine nachträglich geänderte Zeichnung zur Fehlerverdeckung) (!Das Löschen aller Informationen zum Auftrag)

Memory

Schnittgeschwindigkeit	Umfangsweg der Schneide je Zeiteinheit
Vorschub	Zustellweg pro Umdrehung bei der Bohrbearbeitung
Halbzeug	Vorgefertigtes Ausgangsmaterial für ein Bauteil
Passung	Maßliche Beziehung zweier zusammenwirkender Teile
Prüfprotokoll	Dokumentation der gemessenen Eigenschaften und Beurteilung
Spanneinrichtung	Hilfsmittel zur sicheren Fixierung des Werkstücks

Drag and Drop

Ordne den Fachbegriff seiner Aufgabe zu.	Beschreibung
Maschinelles Sägen	Ein Werkstück mithilfe einer gezahnten Schneide trennen
Bohren	Eine zylindrische Öffnung durch rotierendes Werkzeug herstellen
Senken	Den Rand einer vorhandenen Bohrung bearbeiten
Fräsen	Konturen mit rotierenden Schneiden und gesteuerter Relativbewegung erzeugen
Drehen	In der Regel ein rotierendes Werkstück mit einem Schneidwerkzeug bearbeiten

Kreuzworträtsel

Bohrer	Welches Werkzeug erzeugt typischerweise die Bohrung?
Spindel	Welches Maschinenteil überträgt häufig die Drehbewegung?
Vorschub	Wie heißt der Weg der Schneide in das Material pro Umdrehung?
Messschieber	Welches verschiebbare Messgerät bestimmt zum Beispiel Außenmaße?
Werkstück	Wie heißt das zu bearbeitende Bauteil?
Toleranz	Welcher Begriff bezeichnet den zulässigen Maßbereich?

LearningApps

Suche nach ergänzenden Zuordnungsübungen zu Bohrmaschine, Werkstückspannen und Schnittwerten. Externe Treffer sind vor der Verwendung von der Lehrkraft auf fachliche Richtigkeit und Datenschutz zu prüfen.

Lückentext

Ergänze die zentralen Fachbegriffe aus den Kapiteln.

Aus einer technischen Zeichnung liest du neben dem Nennmaß auch die ab.

Das vorgefertigte Ausgangsmaterial heißt .

Die rotierende Welle der Bohrmaschine heißt .

Zum sicheren Fixieren dient eine geeignete .

Die Geschwindigkeit am äußeren Schneidenumfang heißt .

Umdrehungen je Minute sind die Einheit der .

Die Wegbewegung in das Material nennt man .

Ein Hilfsstoff zum Kühlen und Schmieren heißt .

Der gemessene Zahlenwert ist der .

Messwerte und Bewertungen hältst du im fest.

Eine Abweichung außerhalb der erlaubten Grenzen führt zunächst zur .

Eine sichere Planung am Computer ist eine .

Offene Aufgaben

Leicht

1. Zeichnung lesen: Skizziere die Modellplatte maßstäblich, trage alle Bezugskanten und die zwei Bohrungskoordinaten ein und erkläre den Bezug zwischen Nennmaß und Toleranz.
2. Maschinen vergleichen: Erstelle eine bebilderte Tabelle zu Ständerbohrmaschine, Fräsmaschine und Drehmaschine mit Hauptbewegung, typischem Ergebnis und jeweils einer Schutzmaßnahme.
3. Gefahren erkennen: Analysiere das geprüfte BGHM-Ständerbohrmaschinenvideo und erläutere fünf Gefahren mit den zugehörigen Schutzmaßnahmen, ohne eine Maschine zu bedienen.
4. Maßkontrolle üben: Berechne aus fünf frei gewählten Übungstoleranzen die unteren und oberen Grenzmaße und markiere fiktive Messwerte als innerhalb oder außerhalb.

Standard

1. Drehzahl begründen: Berechne n für die Modellbohrung bei zwei ausdrücklich fiktiven Schnittgeschwindigkeiten, prüfe die Einheiten und erkläre, warum die Herstellerdaten Vorrang haben.
2. Arbeitsplan digitalisieren: Fertige in einer Tabellenkalkulation einen achtstufigen Arbeitsplan mit Sicherheitsfreigabe, Prüfmittel und Dokumentationsspalte an.
3. Messplan erstellen: Erstelle einen Prüfplan für Außenmaße, zwei Durchmesser, vier Bezugskantenabstände und Grate; begründe Messmittel, Häufigkeit und eine Sperrentscheidung.
4. Materialbilanz erstellen: Berechne die Rohmasse und theoretische Bohrspanmasse des Modellstücks, zeichne einen Stoffstrom und schlage drei Maßnahmen gegen Ausschuss vor.

Schwer

1. Fertigungsfehler untersuchen: Erstelle ein Ursachen-Wirkungs-Diagramm zur übergroßen Bohrung und unterscheide Vermutungen, überprüfbare Befunde und geeignete Gegenmaßnahmen.
2. Verfahrensvergleich kalkulieren: Vergleiche maschinelles Sägen und eine alternative Freigabestrategie mit fiktiven Rüst-, Bearbeitungs- und Ausschusskosten für ein Einzelstück und zehn Stücke.
3. CAD und Qualität verknüpfen: Erstelle eine versionierte CAD-Zeichnung des Übungsteils samt tolerierten Bohrungspositionen und exportiere ein anonymisiertes, nachprüfbares Prüfblatt.
4. Sicheren Modellauftrag präsentieren: Erstelle ein kurzes Erklärvideo oder eine digitale Simulation des kompletten Auftrags, einschließlich Gefährdungsbeurteilung, Kalkulation, Prüfentscheidung und Verbesserungsidee; filme keine realen gefährlichen Abläufe.

Lernkontrolle

1. Auftrag beurteilen: Ein Auftrag nennt nur „passendes Bohrloch“; benenne fehlende Maß-, Funktions- und Werkstoffdaten und begründe, warum der Fertigungsbeginn nicht freigegeben werden darf.
2. Fertigungsfolge: Entwickle für eine zweite fiktive SHK-Halteplatte einen Arbeitsplan und vergleiche zwei Fertigungsverfahren in Bezug auf Zeit, Qualität, Materialverlust und Arbeitsschutz.
3. Rechengrößen übertragen: Ein Bohrerdurchmesser verdoppelt sich bei gleicher vorgegebener Schnittgeschwindigkeit; berechne die Änderung der Drehzahl und erläutere den physikalischen Zusammenhang.
4. Sicherheitsentscheidung: Eine Spannvorrichtung ist beschädigt und ein Werkstück soll mit der Hand gehalten werden; triff eine begründete Stop-Entscheidung und beschreibe die sichere Simulationsalternative.
5. Fehler bewerten: Vergleiche fünf neue fiktive Istwerte mit Zeichnungsgrenzen, entwickle ein Prüfprotokoll und begründe, ob Nacharbeit, Sperrung oder Neufertigung zu prüfen ist.
6. Prozess verbessern: Leite aus zwei identifizierten Fehlerursachen Maßnahmen zur besseren Maßhaltigkeit, Ressourcennutzung und Dokumentationsqualität ab.

Lernnachweis

Am Ende reichst du ein anonymisiertes Fertigungsdossier M-02 ein: (1) kommentierte Auftragsanalyse mit Zeichnung und Materialwahl, (2) begründeter Vergleich geeigneter Fertigungsverfahren, (3) achtstufiger Arbeitsplan mit Sicherheitsfreigabepunkten, (4) transparentes Rechenblatt für Drehzahl, Vorschub, Materialmasse, Zeit und fiktive Kosten, (5) Prüfplan und ausgefülltes Protokoll mit begründeter Sperrentscheidung, (6) kurzes Fazit zur Qualität, Digitalisierung und Ressourcenschonung. Die Bewertung erfolgt mit dem 100-Punkte-Raster des Praxisfalls. Wer keine beaufsichtigte Praxis absolvieren darf, kann mit CAD, Simulation und fiktiven Messdaten denselben Kompetenznachweis zur Planung und Beurteilung erbringen. Ein solcher Nachweis ersetzt keine praktische betriebliche Unterweisung oder vorgeschriebene Abschlussprüfung.

Selbstkontrolle: Kannst du drei technische Dokumente unterscheiden, Bezugskanten festlegen, ein Fertigungsverfahren begründen, die Drehzahl mit Einheiten rechnen, ein Maschinensicherheitsproblem erkennen, die Eignung von Prüfmitteln erläutern und eine Abweichung schriftlich bewerten?

OER und Wikipedia

Verbindlicher fachlicher Ausgangspunkt: KMK-Rahmenlehrplan Anlagenmechaniker SHK, Lernfeld 2, Dokumentseite 10 (Beschluss 29.01.2016; 80 Unterrichtsstunden). BIBB-Berufsprofil mit Ausbildungsordnung und weiteren Rechtsgrundlagen (abgerufen Oktober 2026). Die Ausbildungsordnung vom 28.04.2016 und aktuelle betriebliche bzw. landesrechtliche Vorgaben sind zusammen mit den zuständigen Kammeranforderungen zu berücksichtigen; dieser Lernkurs ist keine amtliche Anerkennung oder Prüfungszulassung.

Arbeitsschutz und Fachtechnik: BG RCI: Digitaler Unterweisungskalender, Arbeiten an Ständerbohrmaschinen; DGUV Regel 109-607, Branche Metallbau, Säulen- und Tischbohrmaschinen; BG BAU: Betriebsanweisung Bohrmaschine/Ständerbohrmaschine; DGUV/IFA: Kühlschmierstoffe und Schutzmaßnahmen; PFERD TOOLS: Drehzahlrechner und Formel. Für konkrete Maschineneinstellungen und produktgebundene Richtwerte sind die aktuell gültigen Herstelleranweisungen einzuholen. DIN- und EN-Normen werden nur sinngemäß erläutert, nicht als urheberrechtlich geschützter Normtext wiedergegeben.

Deutschsprachige Sicherheitsfilme (externe, geprüfte Fachlinks): BGHM: Ständerbohrmaschine – Unfälle vermeiden und BGHM: In vier Schritten sicher an der Drehbank arbeiten. Die Filmrechte liegen bei den jeweiligen Rechteinhabern; durch die externe Verlinkung wird keine offene Videolizenz behauptet. Mangels verifizierbaren YouTube-Einbettungseintrags wurde bewusst keine ungesicherte YouTube-ID verwendet.

Geprüfte Wikimedia-Commons-Abbildungen mit Namensnennung und Lizenz (Dateiseite jeweils als Rechtsnachweis):

Weiterlernen mit offen zugänglichen Fachartikeln: Bohren, Schnittgeschwindigkeit, Messschieber, Fertigungstechnik, Qualitätssicherung, Arbeitsschutz. Wikipedia-Artikel sind entsprechend ihren jeweils angezeigten Nutzungsbedingungen zu verwenden und ersetzen nicht aktuelle normative Hersteller- und Sicherheitsunterlagen.

Verknüpfte Lernbereiche

Die maschinelle Bearbeitung verbindet Technisches Zeichnen, Werkstoffkunde, Fertigungsverfahren, Maschinenelement, Technische Mathematik, Messtechnik, Qualitätsmanagement, Arbeitsschutz, Nachhaltigkeit und Digitale Bildung. Beruflich knüpft sie an die weiteren Lernfelder zu Baugruppen, Instandhaltung, Rohrleitungen und Versorgungssystemen an. Unterricht und praktische Aufgaben müssen mit dem betrieblichen Ausbildungsplan, dem landesspezifischen Lehrplan und den Anforderungen der zuständigen Kammer abgestimmt werden.

Bauelemente mit Maschinen fertigen Technische Zeichnung Werkstoffkunde Bohren Fräsen Drehen Schnittgeschwindigkeit Prüftechnik Arbeitssicherheit Qualitätssicherung SHK-Technik

aiMOOC Projekte

Projekt A – Virtuelle Fertigungszelle: Erstellt im Team eine interaktive CAD-Demonstration mit Materialfluss, Werkzeugauswahl und Prüfentscheidung. Projekt B – Verbesserter Prüfplan: Untersucht mit synthetischen Messwerten, wie kleine Maßabweichungen die Freigabe verändern. Projekt C – Nachhaltige Werkstatt: Vergleicht zwei fiktive Fertigungswege nach Zeit, Ausschuss, Energie und sicherer KSS-Entsorgung und stellt die Ergebnisse als OER-Plakat unter einer selbst gewählten passenden Lizenz bereit. Alle Projekte sind ohne personenbezogene Daten und ohne unbeaufsichtigte Maschinenbedienung möglich.

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