EOS M290-Forschungsbeispiel Lindenberg – Prozessfenster mit synthetischen Versuchsdaten

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EOS M290-Forschungsbeispiel Lindenberg – Prozessfenster mit synthetischen Versuchsdaten

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Einleitung

Dein Lernauftrag: Aus einem vorgegebenen 3×3-Lehrversuchsplan mit veränderter Belichtung und ausschließlich synthetischen Fehlstellenmesswerten leitest du einen begründeten Untersuchungsbereich ab. Du berechnest Kennwerte, erläuterst Unsicherheiten und unterscheidest eine Lernhypothese von einer qualifizierten Fertigungsfreigabe. Alle im Kurs verwendeten Werte, Indizes, Prüfgrenzen, Proben und Lehrentscheidungen sind frei erfunden und stammen aus keinem Betrieb.

Zielgruppe: Auszubildende aller Geschlechter im 3. Ausbildungsjahr als Werkstoffprüfer, Industriemechaniker und Technischer Produktdesigner. Die berufliche Zuordnung und die Jahresfolge sind redaktionelle Empfehlungen und mit Ausbildungsbetrieb und Berufsschule abzustimmen.

Historischer Maschinenbezug, Quellenstand 30.09.2019: Für ein Forschungsumfeld bei Liebherr-Aerospace in Lindenberg im Allgäu ist der Einsatz einer EOS M290 zur Titan-Laserpulverbettfertigung im Zeitraum 2016–2019 historisch dokumentiert. Die Quellen sind der historische Forschungsbericht bei der TIB und Liebherr: Print & Fly. Es wird kein heutiger Maschinenbestand behauptet.

Grenzen: Das Material ist eine ergänzende Lernhilfe, kein offizieller Liebherr-Lehrgang, keine Bedienungsanweisung und keine Herstellerparametertabelle. Reale Arbeiten an EOS-Maschinen, mit Titanpulver oder Laserstrahlung sind nur mit Unterweisung, geltenden Betriebsanweisungen und qualifizierter Anleitung zulässig. Es werden ausdrücklich keine realen Titan-Druckparameter, keine Betriebsfreigaben und keine Bauteilzulassungen ausgegeben.

Historischer Kontext und Fertigungsprinzip

Quellenlage statt Gegenwartsbehauptung

Der historische TIB-Bericht beschreibt bei Liebherr auf einer EOS M290 in Titan hergestellte Versuchsstrukturen und dokumentiert bei feinen Stützgeometrien unter anderem Beschichtungsprobleme. Der Liebherr-Magazinbeitrag beschreibt den schichtweisen Aufbau und den industriellen Forschungszusammenhang. Die EOS-Erfolgsgeschichte über einen Liebherr-Ventilblock ist ein weiteres historisches Fallbeispiel. Keiner dieser Belege liefert die nachfolgenden Lehrzahlen oder eine für andere Titanbauteile gültige Druckrezeptur.

Bild 1: Allgemeines Schema eines Pulverbettsystems. Materialgeeza, CC BY-SA 3.0, geprüfte Dateiseite. Das Bild zeigt nicht das konkrete Lindenberger System.

Die Prozess- und Prüfkette

Bei der laserbasierten Metall-Pulverbettfertigung, auch PBF-LB/M genannt, werden digitale CAD-Daten in Schicht- und Scaninformationen umgesetzt. Pulver wird aufgebracht, lokal aufgeschmolzen und erstarrt; viele Schichten bilden ein Bauteil. Orientierung, Geometrie, thermische Bedingungen, Pulverzustand und Belichtungsstrategie können die Ergebnisse beeinflussen. Nachbearbeitung und Werkstoffprüfung sind eigene Prozessschritte. Fehlerfrei wirkende Oberflächen beweisen keine inneren Bauteileigenschaften.

Eigenes Lehrschema der Datenauswertung:

Station	Fragestellung	Dokumentation	Erkenntnisgrenze
Lehrversuchsplan	Welche Faktorstufen werden variiert?	B/V-Raster	keine realen Maschinenwerte
Fiktive Bildanalyse	Wie viel Bildfläche ist auffällig?	f in % und Kennung	keine Volumenporosität
Wiederholung	Wie ähnlich sind gleichartige Werte?	Mittelwert und Streuung	nur teilweise belegt
Interpretation	Was stützen die Beobachtungen?	Hypothesen und Unsicherheit	keine Prozessqualifikation
Teambericht	Wo sollte genauer untersucht werden?	Untersuchungspriorität	keine reale Druckfreigabe

Gefährdungen und Zuständigkeiten

Metallpulver kann besondere Gesundheits-, Brand- und Staubexplosionsrisiken haben; Laser, Schutzgas, heiße Teile und bewegte Systeme erzeugen zusätzliche Gefahren. Eine digitale Lehrrechnung ersetzt weder Gefährdungsbeurteilung noch Einweisung. Dieser Kurs beschreibt absichtlich keine Schritte zum Befüllen, Einrichten, Betreiben, Öffnen oder Reinigen einer echten EOS-Anlage. Die im Kurs vorgeschlagenen Tätigkeiten bestehen aus Tabellenarbeit, Zeichnungen, Quellenkritik und Gesprächen.

Prozessfenster und physikalische Zusammenhänge

Was ist ein Prozessfenster?

Ein Prozessfenster bezeichnet einen untersuchten Bereich mehrerer Prozessfaktoren, für den definierte Qualitätsmerkmale mit ausreichender Evidenz erfüllt werden. Ein einzelner günstiger Messpunkt ist noch kein Prozessfenster. Für reale Titanbauteile könnten zusätzlich Fehlerarten, Risse, Gefüge, mechanische Prüfungen, Ermüdung, Reproduzierbarkeit, Nachbehandlung und geltende Qualifikationsvorgaben relevant sein. Die Modellgrenze dieses Kurses prüft nur eine fiktive Kennzahl.

Wir verwenden zwei dimensionslose, rein didaktische Stufenindizes: B steht für kodierte Belichtung und V für kodierte Geschwindigkeit. Die Stufen −1, 0 und +1 sind bloße Lehrlabels. Sie enthalten keine Watt, keinen realen Vorschub und keinen gültigen Einstellwert. Mit ihnen sollst du Zusammenhänge beurteilen, nicht eine Anlage einstellen.

Energiedichte nur als vereinfachtes Denkmodell

In der Fachliteratur wird eine volumetrische Vergleichsgröße teilweise als E = P / (v · h · t) beschrieben. P meint eine Laserleistung, v eine Geschwindigkeit, h den Bahnabstand und t die Schichtdicke. Hält man alle anderen Größen konstant, verringert ein höheres v diese Rechengröße. Das sagt jedoch nicht eindeutig die Qualität voraus: Wärmeleitung, Schmelzbadbewegung, Pulververteilung, Scanstrategie und Bauteilgeometrie fehlen. Insbesondere dürfen die erfundenen B/V-Indizes nicht in reale E-, Watt- oder Geschwindigkeitswerte umgerechnet werden.

Bild 2: Allgemeine Darstellung des Laserschmelzens und der Wärmeübertragung, Chaolin Tan et al., 2018, CC BY 4.0, Quellennachweis. Keine Bedienungsanleitung.

Bindefehler, Schlüssellochporen und konkurrierende Ursachen

Bindefehler entstehen, wenn Materialbereiche nicht ausreichend miteinander verbunden sind. Schlüssellochporen können bei instabilen, tiefen Schmelzzonen entstehen. Auch Gasporen, Risse, Einschlüsse oder geometriebedingte Effekte sind zu unterscheiden. Eine fiktive Flächenquote beschreibt nicht bereits die Fehlerart. Für eine belastbare Ursachenzuordnung wären unter anderem Form, Lage, Anzahl, Verteilung und zusätzliche Prüfungen erforderlich.

Bild 3: Verschiedene Defektmechanismen, Panwisawas, Tang und Reed, CC BY 4.0, Originalnachweis. Das 2020 veröffentlichte Bild dient nur als spätere Lehrillustration und ist kein 2019er Projektbeleg.

Genauigkeit, Präzision und Rückverfolgbarkeit

Präzision beschreibt eine geringe Streuung, Genauigkeit eine geringe Abweichung vom geeigneten Referenzwert. Wiederholungen an gleicher Faktorkombination helfen bei einer Streuungsaussage, beweisen allein aber keine Richtigkeit. Messunsicherheit umfasst begründete Grenzen der Messwertkenntnis, zum Beispiel durch Kalibrierung, Auflösung, Bildauswahl und Segmentierung. Rückverfolgbarkeit bedeutet hier eine dokumentierte Verbindung von Messwert, Probe, Messmethode und Auswerteversion.

Versuchsplanung und synthetischer Datensatz

Aufbau des Lehrversuchs

Drei B-Stufen und drei V-Stufen ergeben neun Faktororte. Acht erhalten jeweils einen erfundenen Einzelwert; nur in der Mitte B=0/V=0 stehen drei fiktive Wiederholungen. Diese ungleiche Wiederholungszahl begrenzt die Aussagekraft. In einem realen Forschungsplan müssten etwa Reihenfolge, Position, Werkstoffcharge, Bildausschnitte und weitere Störgrößen kontrolliert oder systematisch variiert werden. Diese Informationen fehlen hier bewusst.

Messgröße f: Anteil der in einem erfundenen zweidimensionalen Prüfbild markierten Fehlstellenpixel unter allen gültigen Bildpixeln. Bei 50 markierten aus 10 000 Bildpunkten gilt f = 50 / 10 000 × 100 % = 0,50 %. Diese 2D-Zahl ist ausdrücklich keine sichere Angabe des räumlichen Fehlstellenvolumens.

Bild 4: Aufnahme einer anderen additiven Fertigungssituation; René Volfík/FZU, Aufnahme 2021, CC BY-SA 4.0, Quelle und Lizenz. Das Motiv stammt weder von den Lehrproben noch nachweislich aus Lindenberg.

Vollständige künstliche Messwerttabelle

Alle folgenden Zahlen und Probenkennungen sind synthetisch. B und V sind keine echten technischen Stellgrößen; Prozentwerte sind nicht Messungen an einem realen EOS-System.

ID	B-Stufe	V-Stufe	f in %	Art der Beobachtung
L01	−1	−1	1,80	erfundener Einzelwert
L02	−1	0	2,90	erfundener Einzelwert
L03	−1	+1	4,40	erfundener Einzelwert
L04	0	−1	0,90	erfundener Randwert
L05a	0	0	0,45	fiktive Wiederholung A
L05b	0	0	0,50	fiktive Wiederholung B
L05c	0	0	0,55	fiktive Wiederholung C
L06	0	+1	1,40	erfundener Einzelwert
L07	+1	−1	2,50	erfundener Einzelwert
L08	+1	0	0,80	erfundener Randwert
L09	+1	+1	1,10	erfundener Einzelwert

Eine absichtlich erfundene Prüfregel

Wir wählen nur für die Unterrichtsrechnung eine künstliche Lehrschwelle f < 1,00 % und einen frei angenommenen Messwertzuschlag U = 0,20 Prozentpunkte. Für das vorsichtige Schulbeispiel verlangen wir f + U < 1,00 %. Diese Setzungen stammen nicht aus Herstellerdokumenten oder Luftfahrtnormen. Die strenge Ungleichung bedeutet: Ein exakt gleicher Wert erfüllt die Bedingung nicht. Ein rechnerisches Bestehen wäre höchstens ein Anlass zu weiteren Untersuchungen und keine Freigabe.

Auswertung, Darstellungen und wissenschaftliche Grenzen

Mittelwert, Spannweite und Streuung berechnen

Arithmetischer Mittelwert der Rastermitte: (0,45 + 0,50 + 0,55) / 3 = 0,50 %. Spannweite: 0,55 − 0,45 = 0,10 Prozentpunkte. Stichprobenstandardabweichung: s = √[((−0,05)² + 0² + 0,05²) / 2] = 0,05 Prozentpunkte. Die Standardabweichung der drei Wiederholungen ist nicht mit der für den Lehrtest frei gewählten Messabweichung von 0,20 Prozentpunkten identisch; sie betreffen verschiedene Fragestellungen.

Mitte: 0,50 + 0,20 = 0,70 % und damit kleiner als 1,00 %. L04: 0,90 + 0,20 = 1,10 %, somit zu hoch. L08: 0,80 + 0,20 = 1,00 %, wegen der strengen Bedingung ebenfalls nicht unterschritten. Für L04 und L08 liegen nur Einzelwerte vor; selbst das willkürliche Schulurteil ist keine gesicherte Aussage über die tatsächliche Streuung eines Verfahrens.

Eigenes Raster- und Balkendiagramm

Selbst erstellte Tabellen-Heatmap aus den synthetischen Zahlen:

B \ V	−1	0	+1
−1	1,80 %	2,90 %	4,40 %
0	0,90 %	0,50 % (Mittel)	1,40 %
+1	2,50 %	0,80 %	1,10 %

Selbst erstelltes qualitatives Balkendiagramm: Ein Block steht näherungsweise für 0,5 Prozentpunkte. Die numerische Tabelle, nicht die Rundung, trägt die Fachentscheidung.

Lehrmessung	Wert	relative Länge
L03	4,40 %	█████████
L07	2,50 %	█████
L06	1,40 %	███
L04	0,90 %	██
L08	0,80 %	██
Mitte	0,50 %	█

Interpretationsgrenze: Zwischen den Faktororten können Wechselwirkungen liegen. Auch ein scheinbarer Trend kann durch Störgrößen beeinflusst sein. Aus dem Datenmuster darf weder zwischen Faktorstufen blind interpoliert noch außerhalb des Rasters extrapoliert werden. Die Mitte ist ein priorisierter Lehr-Untersuchungspunkt, kein schon ausreichend belegtes zweidimensionales Prozessfenster.

Mikrostruktur, Bildauswahl und typische Fehlschlüsse

Bild 5: Beispielhaft publizierte Ti-6Al-4V-Gefügebilder unterschiedlicher Zustände, Todd M. Mower und Michael J. Long, Vorlage 2015, CC BY-SA 4.0 laut Commons-Dateiseite. Keine Aufnahme einer synthetischen Probe.

Typische Fehler: Prozent und Prozentpunkte verwechseln; 1,00 als kleiner als 1,00 behandeln; Einzelwerten eine nicht gemessene Streuung zuordnen; Flächenanteil als Volumenporosität bezeichnen; Defektart aus Prozent allein bestimmen; aus einer Korrelation einen Mechanismus beweisen; synthetische Zahlen zu realen Herstellerparametern oder Zulassungen erklären. Eine gute Darstellung trennt Beobachtung, Berechnung, Hypothese und ungeprüfte Annahme.

Vollständiger beruflicher Modellfall mit Musterlösung

Arbeitsauftrag eines fiktiven Ausbildungsteams

Rein erfundene Situation: Ein schulisches Ausbildungsteam soll aus der Tabelle eine Besprechungsunterlage für Werkstoffprüfung, Industriemechanik und technische Produktgestaltung erstellen. Es gibt keinen realen Fertigungsauftrag. Die Werkstoffprüfung analysiert Messung und Fehlerbilder, die Industriemechanik die Prozesskette und Verantwortung, die technische Produktgestaltung die Faktorcodierung und mögliche Geometrieeinflüsse.

Fünf Teilaufträge: Prüfe erstens die Zahl der Faktororte und Wiederholungen. Berechne zweitens Mittelwert, Spannweite und Streuung der Mitte. Prüfe drittens L04, L08 und die Mitte mit der ausdrücklichen Lehrregel. Plane viertens weitere rein theoretische Untersuchungen mit Wiederholungen und zusätzlichen Prüfmerkmalen. Verfasse fünftens eine begründete 100–150-Wörter-Empfehlung, die auf Datenlücken hinweist und keine reale Druckfreigabe formuliert.

Musterlösung Schritt für Schritt

1. Datenstand: Neun Faktororte mit elf erfundenen Werten, die Mitte dreimal, alle anderen Faktororte einmal. Die Beschreibung bildet keine reale Stichprobendokumentation ab.

2. Rechnung: Mittel Mitte = 0,50 %, Spannweite = 0,10 Prozentpunkte, Stichproben-s = 0,05 Prozentpunkte. Einheiten und der Unterschied zwischen Stichprobenstreuung und angenommener Lehrmessabweichung sind anzugeben.

3. Lehrkriterium: Mitte 0,70 < 1,00; L04 1,10 > 1,00; L08 1,00 = 1,00. Nach der strengen didaktischen Regel erfüllt nur die Mitte das Abstandsmerkmal. An den Randorten ist jeweils nur ein fiktiver Einzelwert vorhanden.

4. Untersuchungsbereich: Priorisiere B=0 und V=0 und berücksichtige die Nachbarorte B=0/V=−1 sowie B=+1/V=0 als offene Grenzhypothesen. Lege analytische Wiederholungen, unabhängige Bildauswertungen und Prüfmerkmale zu Lage, Form und Größe von Fehlstellen fest. Eine tatsächliche betriebliche Versuchsplanung liegt ausschließlich bei qualifizierten Verantwortlichen und verlangt zusätzliche Sicherheits- und Qualifikationsentscheidungen.

5. Musterbericht: „Die ausschließlich synthetische Versuchsmatrix zeigt an ihrer Mitte einen Fehlstellenflächenmittelwert von 0,50 %. Die Lehrwiederholungen reichen von 0,45 bis 0,55 %. Unter dem frei festgelegten Unsicherheitszuschlag erreicht die Mitte 0,70 % und liegt damit unter der fiktiven Schwelle von 1,00 %. Die beiden benachbarten Orte L04 und L08 erfüllen das streng formulierte Kriterium nicht. Wegen der wenigen Beobachtungen, unbekannter Fehlstellenursachen und der beschränkten Aussage einer zweidimensionalen Flächenmessung empfehlen wir lediglich weitere theoretische und später fachlich qualifizierte Untersuchungen dieser Region. Die synthetischen Daten sind keine Druckrezeptur, keine reale Prozessfreigabe und kein Nachweis der Bauteiltauglichkeit.“

Bewertungsraster mit 100 Punkten

Dimension	Nachweisbare Leistung	Punkte
Datenvollständigkeit	Faktororte, drei Wiederholungen, Synthetik-Hinweis	15
Fachsprache	Flächenbezug, Prozentpunkte, Fehlerhypothesen	15
Berechnung	0,50 %, Spannweite 0,10 und s = 0,05 richtig	20
Lehr-Abstandsprüfung	0,70 / 1,00 / 1,10 korrekt beurteilt	20
Folgeuntersuchung	zusätzliche Stichproben, Methoden und Störgrößen	15
Kommunikation und Sicherheit	Quellenkritik und ausdrückliche Nichtfreigabe	15
Summe	fachlich begründetes Gesamturteil	100

Eine irrtümliche behauptete Maschinenfreigabe ist unabhängig vom Punktergebnis zu berichtigen.

Geprüfte ergänzende Lehrvideos

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DMLS Technology for Metal 3D Printer, EOS GmbH, Originalvideo; erklärt den allgemeinen Prozess und wurde über die Originalplattform überprüft. Einbettung ist keine freie Lizenz zum Kopieren.

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Part Quality in 3D Printing, EOS GmbH, Originalvideo über Qualität, nicht über die erfundenen Messdaten. Beide Videos dienen nur der späteren didaktischen Ergänzung zum historischen Quellenstand.

Interaktive Aufgaben

Multiple-Choice-Quiz

Beantworte alle zehn fachlichen Fragen.

Was ist B in diesem Lehrmodell? (Ein frei erfundener kodierter Belichtungsindex) (!Eine freigegebene Laserleistung in Watt) (!Eine echte Probencharge) (!Eine gemessene Bauteiltemperatur)

Was misst die fiktive Bildanalyse? (Den markierten Fehlstellenflächenanteil in Prozent) (!Die vollständige mechanische Lebensdauer) (!Die räumliche Volumenporosität aller Bauteile) (!Eine verbindliche Freigabequalität)

Wie viele unterschiedliche Faktororte enthält das Raster? (Neun) (!Elf) (!Sechs) (!Drei)

Welchen Mittelwert ergeben 0,45 und 0,50 und 0,55 Prozent? (0,50 Prozent) (!0,90 Prozent) (!0,45 Prozent) (!1,50 Prozent)

Wie groß ist die Spannweite der drei Mittelpunktwerte? (0,10 Prozentpunkte) (!0,50 Prozentpunkte) (!0,05 Prozentpunkte) (!10 Prozentpunkte)

Was ergeben 50 auffällige von 10000 gültigen Bildpunkten? (0,50 Prozent) (!5,00 Prozent) (!0,05 Prozent) (!50 Prozent)

Warum verfehlt L08 den strengen didaktischen Zuschlagstest? (Die Summe ergibt genau 1,00 Prozent und ist nicht kleiner) (!Weil der beobachtete Wert 4,40 Prozent ist) (!Weil Gleichheit immer eine Unterschreitung bedeutet) (!Weil keine Messgröße definiert wurde)

Warum braucht L04 weitere unabhängige Beobachtungen? (Weil ein einziger Randwert keine Streuung dieser Kombination beschreibt) (!Weil Wiederholungen Herstellerfreigaben ersetzen) (!Weil der Faktorcode in Watt umgerechnet werden muss) (!Weil jeder Randpunkt stets schlechter ist)

Wie ist die vereinfachte Energiedichteformel zu verstehen? (Als begrenzte Vergleichsgröße und nicht als Druckrezeptur) (!Als eindeutige Garantie für fehlerfreie Teile) (!Als Ersatz für sämtliche mechanischen Prüfungen) (!Als Umrechnung der fiktiven Indizes in reale Maschinenwerte)

Welche abschließende Aussage ist fachlich korrekt? (Ein Untersuchungsschwerpunkt ist möglich aber keine reale Druckfreigabe) (!Alle Titanbauteile dürfen unmittelbar gefertigt werden) (!Die heutige Maschine ist durch den Kurs nachgewiesen) (!Die Messung beweist sämtliche Ursachen der Fehlstellen)

Memory

Ordne sechs unterschiedliche Begriffe ihren eindeutigen Definitionen zu.

Belichtungsindex	Erfundenes dimensionsloses Lehrlabel für Faktor B
Fehlstellenflächenanteil	Quotient auffälliger und gültiger Bildpunkte
Spannweite	Größter Messwert minus kleinster Messwert
Bindefehler	Lokaler Materialbereich ohne vollständige Verbindung
Rückverfolgbarkeit	Zuordnung von Probenkennung und Auswerteprotokoll
Nichtfreigabe	Verzicht auf eine reale Betriebs- oder Bauteilzulassung

Drag and Drop

Passenden Begriff finden	Richtige Erklärung
Mittelwert	Summe der Beobachtungen geteilt durch ihre Anzahl
Schliffbild	Zweidimensionale Ansicht eines präparierten Werkstoffquerschnitts
Messunsicherheit	Grenzen der Kenntnis über einen gemessenen Wert
Prozessfenster	Untersuchte Region mit nachgewiesenen Eigenschaften
Wiederholung	Zusätzliche Beobachtung unter derselben Faktorcodierung

Kreuzworträtsel

Die sechs Lösungen sind Fachwörter mit jeweils nur einem Wort.

Belichtung	Welcher Faktor behandelt in diesem Modell kodierte Energieeinwirkung?
Porosität	Welcher Begriff bezeichnet Hohlräume im Werkstoff?
Schliffbild	Welches zweidimensionale Präparatbild wird ausgewertet?
Messunsicherheit	Wie heißt begründete Unbestimmtheit eines Messergebnisses?
Wiederholung	Wie heißt eine weitere Beobachtung unter gleichen Faktorstufen?
Prozessfenster	Wie heißt ein überprüfter Bereich verschiedener Einflussgrößen?

LearningApps

Thematische Suche nach Lernangeboten; hier wird keine konkrete nicht geprüfte App-ID behauptet:

Lückentext

Ergänze die Fachbegriffe aus dem Lehrtext.

Das Metallpulver liegt im Fertigungsprozess in einem .

B ist ein dimensionsloser .

V bezeichnet eine kodierte .

Die Bildkennzahl f ist ein .

Die Mitte besitzt drei .

Der Durchschnitt der Mitte heißt .

Die Differenz der Extremwerte ist die .

Der fiktive Wertzuschlag steht für .

Eine strenge Ungleichung schließt den Fall der aus.

Ein Lehrbefund erteilt keine reale .

Offene Aufgaben

Leicht

1. Faktorplan skizzieren: Zeichne das 3×3-Raster und markiere die dreifach bewertete Mitte.
2. Begriffe definieren: Erkläre Prozent, Prozentpunkte, Flächenanteil und Wiederholstreuung mit eigenen Worten.
3. Pixelrechnung: Bestimme den Anteil von 50 auffälligen unter 10000 gültigen Pixeln mit Rechenweg.
4. Quellenkritik: Erläutere in vier Sätzen den Unterschied zwischen historischem EOS-M290-Nachweis und aktueller Betriebsfreigabe.

Standard

1. Lehr-Heatmap: Erstelle eine farblose oder farbige Übersicht der synthetischen Werte und nenne die Grenzen der Darstellung.
2. Mittelpunktstatistik: Berechne Mittelwert, Spannweite und Stichprobenstandardabweichung der drei Lehrwiederholungen.
3. Strenger Vergleich: Prüfe L04, L08 und die Mitte anhand der Lehrgrenze und des angenommenen Zuschlags.
4. Methodenvergleich: Vergleiche Bildschliff, Computertomografie und optisches Monitoring nach Aussagekraft.

Schwer

1. Wiederholplan: Entwirf einen nur analytischen Folgeversuch mit mehr Stichproben ohne konkrete Maschinensollwerte.
2. Fehlerhypothesen: Zeichne ein selbst erstelltes Ursachen-Wirkungs-Schema für Bindefehler und Schlüssellochporen.
3. Fachbericht: Verfasse eine begründete Empfehlung von etwa 150 Wörtern mit Unsicherheiten und ausdrücklicher Nichtfreigabe.
4. Fachgespräch: Gestalte einen kurzen Video- oder Audio-Dialog der drei Berufe mit kritischen Rückfragen zur Messqualität.

Lösungen und Lösungsorientierungen für alle zwölf offenen Aufgaben:

Aufgabe	Erwartbare Lösung
Leicht 1	Neun Orte; die Rastermitte ist dreimal belegt.
Leicht 2	Prozent ist ein Anteil; Prozentpunkte sind Differenzen von Prozentangaben; f beschreibt 2D-Fläche; Streuung ist Wertvariabilität.
Leicht 3	50 / 10000 × 100 = 0,50 % und keine Volumenporosität.
Leicht 4	Historischer Einsatz ist belegbar; daraus folgen weder heutige Inventardaten noch aktuelle Parameterfreigaben.
Standard 1	Achsen B und V mit kodierten Stufen; die Mitte mit 0,50 % als arithmetischem Mittel kennzeichnen.
Standard 2	Mittelwert 0,50 %, Spannweite 0,10 Prozentpunkte, Stichproben-s 0,05 Prozentpunkte.
Standard 3	Mitte 0,70 < 1,00; L04 1,10 > 1,00; L08 1,00 = 1,00 und damit nicht kleiner.
Standard 4	Schliff zeigt örtliche 2D-Information, CT räumliche Merkmale, Monitoring Prozesssignale; keines beweist allein Zulassung.
Schwer 1	Wiederholungen für Mitte und Randpunkte, kontrollierte Einflüsse, zusätzliche Fehlstellenmerkmale und Auswerteversionen.
Schwer 2	Mindestens zwei plausible Ursachen mit getrennten Beobachtungen zu Form, Lage und Verlauf; aus f allein keine Ursache.
Schwer 3	Grenzen, Berechnung, Hypothesen und explizite Nichtfreigabe im Bericht unterscheidbar.
Schwer 4	Werkstoffprüfung fragt nach Messvalidität; Industriemechanik nach Prozesszuständigkeit; Produktgestaltung nach Geometrieeinfluss.

Lernkontrolle

Die folgenden sechs zusätzlichen Transferaufträge sind keine Wiederholung der zehn MC-Fragen:

1. Datengrenzen: Erkläre, warum die drei Mittelpunktwiederholungen keine Streuung an L08 belegen.
2. Lehrkriterium prüfen: Vergleiche die zwei Varianten f < 1,00 und f + U < 1,00 an L08.
3. Fehlerursachen prüfen: Weshalb zeigt eine hohe f-Quote allein keine bestimmte Porenart?
4. Prüfverfahren wählen: Welche drei ergänzenden Prüfinformationen wären für echte Sicherheitsanforderungen nötig?
5. Ergebnisse dokumentieren: Entwerfe einen Protokolldatensatz mit ID, Methode, Stichprobe, Ergebnis, Version und offenen Fragen.
6. Beweisgrenzen nennen: Trenne die historischen Aussagen aus dem TIB-Bericht von den völlig erfundenen Lehrversuchsdaten.

Antwortorientierung: Die Mitte besitzt eigene Wiederholungen, L08 nicht. Bei L08 ergibt f + U genau 1,00 % und verfehlt daher „kleiner als“. Fehlstellenflächenanteile weisen ohne Morphologie keine bestimmte Ursache nach. Ergänzende Prüfungen könnten räumliche Messungen, mechanische Befunde und dokumentierte Prozessqualifikation umfassen. Zuordnung und Versionierung machen Datensätze nachvollziehbar. Historische Quellen belegen nur den damaligen Forschungskontext, nicht die synthetischen Zahlen.

Lernnachweis

Reiche ein Portfolio ohne personenbezogene Daten ein, das die vollständige Versuchsmatrix, ein eigenes Diagramm, die Rechnung für f und die Mitte, einen strengen Grenzvergleich, eine Unsicherheitsliste, einen Quellen-/Lizenznachweis und den ausgearbeiteten Modellfall umfasst. Zeige in einer Schlussreflexion, welche Fragen offenbleiben und warum keine reale Druckfreigabe möglich ist. Bewertet werden sachgerechter Umgang mit Einheiten, Rückverfolgbarkeit, statistische Vorsicht und fachübergreifende Kommunikation. Der Lernnachweis ersetzt keine betriebliche Unterweisung.

OER und Wikipedia

Nachvollziehbare historische und fachliche Quellen:

• TIB-Forschungsbericht zu Liebherr-Aerospace mit EOS-M290-Beispielen – historische Referenz, keine Quelle der Lehrzahlen.
• Liebherr, Print & Fly – historische Einführung in Titan-3D-Druck in Lindenberg.
• EOS-Erfolgsgeschichte Liebherr – früheres Anwendungsbeispiel, keine Bedien- oder Freigabedaten.
• Wikipedia: Selektives Laserschmelzen und Pulverbettbasiertes Schmelzen – allgemeine OER-Orientierung.

Geprüfte eingebundene Bilder und Rechteangaben:

Die späteren Schaubilder sind ausdrücklich keine Belege zum historischen Forschungsstichtag.

Geprüfte Videos und Rechte:

Original-Video	Geprüfte Seite	Rechteinhaber	Nachnutzung
https://vimeo.com/720243317	DMLS Technology for Metal 3D Printer	EOS GmbH	Originalplayer, keine offene Wiederveröffentlichungslizenz behauptet
https://vimeo.com/720594840	Part Quality in 3D Printing	EOS GmbH	Originalplayer, keine offene Wiederveröffentlichungslizenz behauptet

OER-Gestaltung: Das frei erfundene Lehrmaterial und die selbst verfassten Aufgaben und Diagramme sind für einen offenen Unterricht unter CC BY-SA 4.0 vorgesehen, soweit die Autorenschaft darüber verfügen darf. Die davon getrennten Lizenzen und Nutzungsbedingungen für externe Bilder, Videos und Quelltexte bleiben zu beachten.

Wikipedia liefert einen zusätzlichen Überblick, keine Maschinenanweisung.

Verknüpfte Lernbereiche

Fachbezogene Lernlandkarte Liebherr-Maschinen und Ausbildung – Werkstoffprüfer Liebherr-Maschinen und Ausbildung – Industriemechaniker Liebherr-Maschinen und Ausbildung – Technischer Produktdesigner Werkstoffprüfung Statistik Versuchsplanung Messunsicherheit Qualitätssicherung Titan Selektives Laserschmelzen

Berufsübergreifender Transfer: Werkstoffprüfer betrachten Messbild und Fehlerbewertung, Industriemechaniker Prozessbedingungen und betriebliche Zuständigkeit, technische Produktdesigner die Faktorstruktur und Geometrieeinflüsse. Zuordnung und Jahresfolge sind redaktionelle Vorschläge, mit Betrieb und Berufsschule abzustimmen.

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