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Projekt Vernetzte Lernfabrik – Mechanische Module der Lernfabrik planen

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Projekt Vernetzte Lernfabrik – Mechanische Module der Lernfabrik planen

Lernkurs für die Ausbildung | Mechatronik, Industriemechanik und technische Produktentwicklung

Kurzbeschreibung: Du planst Rahmen, Führung und Montage eines mechanischen Moduls für eine vernetzte Lernfabrik. In kurzen Lerneinheiten entwickelst Du ein eigenes Projektdossier mit Skizzen, CAD-Modell, Simulationen, Prüfdaten und einer begründeten Konstruktionsentscheidung.

Lernzeit: Sechs Lerneinheiten von jeweils etwa 15–20 Minuten, zusätzlich Projektbearbeitung und Abgabe.

Lernziel: Du kannst mechanische Anforderungen ermitteln, geeignete Bauteile auswählen, Montagefolgen planen, Ergebnisse prüfen und technische Entscheidungen nachvollziehbar begründen.

Sicherheitsgrenze: Robotik wird ausschließlich im Simulator oder in einem ausdrücklich abgesicherten Schulungsbetrieb unter fachlicher Aufsicht behandelt. Dieser Kurs enthält keine Live-Fahrbefehle. Simulationsdaten sind keine Sicherheitsfreigabe. Reale Montagearbeiten erfolgen ausschließlich an dafür freigegebenen, energiefrei geschalteten Schulungsaufbauten nach Unterweisung.

Einleitung

Eine Lernfabrik verbindet technische Arbeitsstationen zu einem gemeinsamen Produktionsprozess. Die Mechanik bildet die Grundlage: Ein stabiler Rahmen, eine geeignete Geradführung und korrekt geplante Montageverbindungen ermöglichen die genaue Positionierung von Bauteilen.

Video: Festo Didactic – MecLab. Beobachte, wie einzelne technische Module zu einem Gesamtsystem verbunden werden.

Dein Leitauftrag: Entwickle die mechanische Konstruktion einer kleinen Prüfstation, die später mit weiteren Lernfabrikmodulen verbunden werden kann.

Ausbildungsfall: Die modulare Prüfstation

Dein Ausbildungsbetrieb möchte eine Lernfabrik erweitern. Ein Werkstückträger soll auf einem geführten Schlitten zwischen einer Übergabe- und einer Prüfposition bewegt werden.

Du verantwortest die mechanische Planung. Antriebs- und Roboterbewegungen werden ausschließlich digital betrachtet.

Projektgröße	Vorgabe für den Ausbildungsfall
Rahmenbauraum	800 × 500 × 750 mm
Bewegungsachse	Eine horizontale Linearachse
Gewünschter Hub	300 mm
Bewegte Gesamtmasse	3 kg einschließlich Träger
Angenommene Beschleunigung	0,4 m/s² für eine vereinfachte Modellrechnung
Mechanischer Aufbau	Aluminium-Konstruktionsprofile, geeignete Linearführung und lösbare Verbindungen
Schnittstelle	Übergabepunkt zum benachbarten Lernfabrikmodul

Wichtig: Alle Zahlen sind didaktische Projektannahmen, keine Herstellergrenzwerte und keine sicherheitstechnischen Freigaben. Profilabmessungen, Führungstyp, Verbindungselemente und Grenzwerte müssen für die ausgewählten Produkte nachgewiesen werden.

Dein fortlaufendes Projektdossier

Lege zu Beginn eine digitale Projektmappe mit dem Namen Mechanik_Lernfabrik_Projekt an.

Abschnitt	Dein Arbeitsergebnis
D1 – Auftrag	Anforderungen, Bauraumskizze, Schnittstellen
D2 – Rahmen	Profilskizze, Variantenvergleich, Stückliste
D3 – Führung	Führungsauswahl, Lastannahmen, Datenblattnachweise
D4 – Montage	Explosionsskizze, Montagefolge, Prüfplan
D5 – Simulation und Prüfung	CAD-Ansichten, Simulationsbilder, Mess- beziehungsweise Prüfdaten
D6 – Eigene Abgabe	Begründete Entscheidung, Risiken, Verbesserungen, Quellen und Medienrechte

Jeder Abschnitt erhält ein Datum, einen Bearbeitungsstand und einen kurzen Hinweis auf offene Fragen. Bewahre frühere Entwurfsstände auf, damit Du Verbesserungen erklären kannst.

Lerneinheit 1: Rahmen und Bauraum verstehen

Zeit: 15 Minuten | Dossier: D1

Ein Konstruktionsprofil aus Aluminium besitzt häufig Nuten, die zur Befestigung weiterer Bauteile dienen. Für den Rahmen sind nicht nur die Außenmaße wichtig, sondern auch Lastpfade, Steifigkeit, Verbindungsstellen und Zugänglichkeit.

Bildauftrag: Erkenne die Längsnuten und überlege, wo Du einen Winkelverbinder ansetzen würdest.

Video: Airline Hydraulics – How To Build Anything with Aluminum Extrusion. Achte auf die Schritte Planen, Material auswählen und Zusammenbauen.

Deine Projektaufgabe

Zeichne den vorgesehenen Rahmen in Vorderansicht und Draufsicht. Markiere Standfläche, Linearachse, Werkstückübergabe und die Stellen, an denen Lasten in den Rahmen eingeleitet werden.

Gestufte Hilfen:

Hilfe 1 – Denkanstoß: Welche Bauteile tragen die Führung und den Werkstückträger?
Hilfe 2 – Vorgehen: Zeichne zuerst den verfügbaren Bauraum und ergänze dann Profile, Querstreben und Montageflächen.
Hilfe 3 – Musteransatz: Zwei seitliche Längsprofile, Querträger und zusätzliche Verstrebungen bilden eine mögliche Rahmenvariante. Ob sie ausreicht, wird erst durch Prüfung der konkreten Konstruktion festgestellt.

Ergebnis in D1: Zwei bemaßte Skizzen und drei begründete Anforderungen.

Lerneinheit 2: Rahmen und Verbindungen auswählen

Zeit: 20 Minuten | Dossier: D2

Der Rahmen muss Lasten aufnehmen und Kräfte über Verbindungen weiterleiten. Für die Auswahl vergleichst Du Profilquerschnitt, Masse, Steifigkeit, Nutgeometrie und Verbindungsmöglichkeiten.

Bildauftrag: Erkläre, warum ein Nutenstein eine veränderbare Befestigungsposition ermöglicht.

Ein Nutenstein verbindet Bauteile über die Profilnut. Die Schrauben, Winkel und Nutensteine müssen zueinander und zum gewählten Profilsystem passen. Gleiche äußere Profilmaße bedeuten nicht automatisch kompatible Nut- und Verbindungssysteme.

Deine Projektaufgabe

Vergleiche zwei reale Profilvarianten anhand veröffentlichter Herstellerangaben.

Vergleich	Variante A	Variante B
Querschnitt und Profilsystem	Eintragen	Eintragen
Zulässige Belastung und Steifigkeitsdaten	Mit Quelle	Mit Quelle
Verbindungssystem	Eintragen	Eintragen
Montageaufwand	Begründen	Begründen
Eignung für den Ausbildungsfall	Bewerten	Bewerten

Gestufte Hilfen:

Hilfe 1: Ein größeres Profil ist nicht automatisch die wirtschaftlichste Lösung.
Hilfe 2: Achte auf Flächenträgheitsmoment, Verbindungsausführung und Lastpfad.
Hilfe 3: Formuliere eine Entscheidung nach diesem Muster: „Variante A ist geeigneter, weil ihre dokumentierten Eigenschaften unsere Anforderungen besser erfüllen.“

Ergebnis in D2: Profilauswahl, Quellen, Verbindungsskizze und vorläufige Stückliste.

Lerneinheit 3: Die Linearführung planen

Zeit: 20 Minuten | Dossier: D3

Eine Geradführung begrenzt die Bewegung auf eine vorgesehene Bahn. Führungswagen, Schienen, Befestigungsflächen und Referenzkanten müssen geometrisch zusammenpassen.

Animation: Ein Schlitten bewegt sich entlang von Profilschienenführungen.

Vergleiche die statische Ansicht mit der Animation. Welche Bauteile bleiben fest?

Alternativprinzip: Rundführung mit Gleitlagern und deutsch bezeichneten Bauteilen.

Führungsauswahl

Vergleiche eine Profilschienenführung mit einer Rundführung. Berücksichtige die Tragfähigkeit, die mögliche Momentenbelastung, den Bauraum, die Befestigung und die Anforderungen an die Montageflächen.

Für die vereinfachte Modellrechnung gilt:

$F = m \cdot a$

$F = 3 k g \cdot 0,4 m / s^{2} = 1,2 N$

Die berechneten 1,2 N sind ausschließlich die ideale Beschleunigungskraft der angenommenen bewegten Masse. Gewichtskraft, Reibung, Momentenbelastungen, Stoßbelastungen und weitere Einflussgrößen sind nicht enthalten. Die Berechnung allein erlaubt keine Auswahl oder Freigabe einer Führung.

Gestufte Hilfen:

Hilfe 1: Wo liegt der Schwerpunkt des bewegten Werkstückträgers?
Hilfe 2: Skizziere die Kräfte und mögliche Kippmomente. Suche dann Tragzahlen und Montagevorgaben im Datenblatt.
Hilfe 3: Verwende eine Vergleichsmatrix. Fehlen wichtige Herstellerdaten, markiere die Auswahl ausdrücklich als vorläufig.

Ergebnis in D3: Führungsskizze, überschlägige Lastbetrachtung, Variantenvergleich und begründete Vorentscheidung.

Fachquelle: HIWIN – Montageanleitungen für Linearführungen. Die konkrete Montageanleitung des gewählten Produkts hat Vorrang vor allgemeinen Beispielen.

Lerneinheit 4: Die Montage vorbereiten

Zeit: 20 Minuten | Dossier: D4

Gute Montage beginnt vor dem ersten Verschrauben. Du planst die Reihenfolge so, dass Bauteile zugänglich, ausrichtbar und prüfbar bleiben.

Bild: Innensechskant-Schraubenkopf.

Bild: Beispiel eines Drehmomentschlüssels. Der abgebildete Werkzeugbereich muss nicht für Deine Verbindung geeignet sein.

Video: Parco Inc. – T-Slotted Aluminum Solutions: Using Joining Plates. Untersuche, welche Verbindungen lösbar und nachjustierbar bleiben.

Deine Montageplanung

Erstelle für den energiefrei geschalteten Schulungsaufbau eine Ablaufskizze: Bauteile prüfen, Verbindungsflächen vorbereiten, Rahmen vormontieren, Geometrie prüfen, Führung nach konkreter Herstelleranleitung ausrichten, Verbindungselemente mit den dafür vorgeschriebenen Daten dokumentieren und Prüfungen planen.

Beachte: Anzugsmomente hängen unter anderem von Schraubentyp, Festigkeitsklasse, Gewinde, Werkstoffen und dem konkreten Verbindungssystem ab. Übernimm keine pauschalen Drehmomentwerte aus einem fremden Produktbeispiel.

Gestufte Hilfen:

Hilfe 1: Welche Verbindungen müssen vor dem endgültigen Festziehen noch justierbar sein?
Hilfe 2: Kennzeichne Reihenfolge, Werkzeug, Prüfschritt und benötigte Herstellerangaben.
Hilfe 3: Erstelle eine Tabelle „Bauteil – Montageschritt – Bezug – Prüfmerkmal – Quelle“.

Ergebnis in D4: Montageplan, Explosionsskizze, Verbindungsliste und vorbereiteter Prüfplan.

Lerneinheit 5: CAD und Simulation einsetzen

Zeit: 20 Minuten | Dossier: D5

Ein CAD-Modell macht Abmessungen, Einbauräume und Schnittstellen sichtbar. Mit einer digitalen Bewegungsstudie kannst Du den vorgesehenen Hub und mögliche geometrische Überschneidungen untersuchen.

Video: RoboDK – Robot Simulation Software. Untersuche die Möglichkeiten der rein digitalen Visualisierung.

Verbindliche Arbeitsgrenze: Erstelle ausschließlich ein Offline-Simulationsmodell ohne Verbindung zu einer realen Robotersteuerung. Es werden keine Live-Fahrbefehle ausgeführt, keine realen Roboterprogramme übertragen und keine Schutzfunktionen anhand der Simulation freigegeben.

Deine digitale Untersuchung

Modelliere Rahmen, Führungsschienen, Schlitten und die mechanische Schnittstelle zur Nachbarstation.

Untersuche im Simulator drei Schlittenpositionen: Anfang, Mitte und Ende des vorgesehenen Hubs. Erstelle Screenshots und dokumentiere alle erkennbaren Abstands- und Kollisionsprobleme.

Gestufte Hilfen:

Hilfe 1: Welche Bauteile bewegen sich, welche bleiben fest?
Hilfe 2: Lege feste Bauteile und die eine zulässige lineare Bewegung im CAD-Modell fest.
Hilfe 3: Erstelle eine Bildfolge mit den drei Positionen und markiere jede potenzielle Überschneidung.

Ergebnis in D5: CAD-Gesamtansicht, drei Simulationsansichten und eine Liste offener technischer Fragen.

Grenze der Aussage: Eine kollisionsfreie Simulation weist weder reale Maßhaltigkeit noch funktionierende Schutzeinrichtungen oder einen sicheren Anlagenbetrieb nach.

Lerneinheit 6: Mechanische Qualität beurteilen

Zeit: 20 Minuten | Dossier: D5 und D6

Prüfdaten sind nur aussagekräftig, wenn Messgröße, Messverfahren, Bezugsfläche und Bewertungskriterium eindeutig festgelegt sind.

Bild: Messschieber mit Nonius. Erkenne Außenmessung, Innenmessung und Tiefenmessung.

Bild: Eine Messuhr im Einsatz an einer Drehmaschine. Übertrage das Prinzip gedanklich auf die Kontrolle einer Führungsgeometrie.

Beispiel mit Übungsprüfdaten

Für einen fiktiven Ausbildungsrahmen wurden zwei Diagonalen gemessen.

Prüfdaten	Messwert
Diagonale A	943,2 mm
Diagonale B	944,1 mm
Differenz	0,9 mm
Vorläufiges Unterrichtskriterium	Höchstens 1,0 mm Differenz

Deine Bewertung: Die Übungsdaten erfüllen das vereinbarte Unterrichtskriterium. Daraus folgt jedoch weder die Freigabe der realen Konstruktion noch ein Nachweis der Parallelität, Ebenheit oder Tragfähigkeit der Führung. Das Unterrichtskriterium ist kein allgemeiner Normwert.

Gestufte Hilfen:

Hilfe 1: Was sagt eine Diagonaldifferenz über die Form eines Rahmens aus?
Hilfe 2: Berechne die Differenz und vergleiche sie mit dem ausdrücklich vereinbarten Kriterium.
Hilfe 3: Trenne Dein Urteil in „nachgewiesen“, „nicht nachgewiesen“ und „noch zu prüfen“.

Ergebnis in D6: Prüftabelle, Bewertung und begründete Empfehlung.

Projektwerkstatt: Aufgaben mit begründetem Feedback

Bearbeite alle drei Stufen. Eine weiterführende Aufgabe baut jeweils auf Deinen bisherigen Dossierunterlagen auf.

Niveau	Aufgabe	Begründetes Feedback
Basis	Beschrifte in Deiner Rahmen- und Führungsskizze Profil, Nutenstein, Referenzkante, Schiene und Schlitten.	Richtig begründet, wenn die Funktion jedes Bauteils zur Abstützung, Befestigung oder Bewegungsführung passt. Eine bloße Bauteilliste erklärt noch keinen Kraftfluss.
Anwendung	Vergleiche zwei Führungssysteme anhand ihrer dokumentierten Last- und Montageeigenschaften.	Überzeugend, wenn Deine Auswahl aus Anforderungen und Herstellerdaten folgt. Nur auf Preis oder Aussehen zu achten, berücksichtigt die mechanische Eignung nicht ausreichend.
Transfer	Plane die Umrüstung Deiner Prüfstation auf einen anderen Werkstückträger und benenne notwendige Neuberechnungen und Prüfungen.	Überzeugend, wenn Du zusätzliche Masse, veränderte Momente, Schnittstellen, Montagebedingungen und Prüfbedarf neu beurteilst. Ein unverändertes CAD-Bild beweist keine ausreichende Tragfähigkeit.

Feedback bei typischen Projektfehlern

Beobachtung	Rückmeldung	Nächster Arbeitsschritt
Rahmen im CAD vollständig, Lastpfad unbekannt	Geometrie ist kein Belastungsnachweis.	Kräfte und Verbindungspunkte eintragen.
Führung läuft im Modell, Datenblatt fehlt	Die Simulation ersetzt keine Bauteilauslegung.	Passende Herstellerdaten beschaffen.
Messwerte liegen vor, Prüfgrenzen fehlen	Ohne vorher definiertes Kriterium bleibt das Ergebnis schwer bewertbar.	Prüfkriterium und Quelle ergänzen.
Montageablauf ohne Kontrollpunkte	Nachträgliche Fehlerkorrekturen werden erschwert.	Zwischenprüfungen in die Montagefolge aufnehmen.
Robotersimulation zeigt keine Kollision	Dies ist kein Beleg für sicheren Realbetrieb.	Ergebnis ausdrücklich auf die digitale Geometrieprüfung begrenzen.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Welche Aufgabe übernimmt der Rahmen einer mechanischen Lernfabrikstation? (Er trägt Bauteile und leitet Kräfte weiter) (!Er erzeugt automatisch die Steuerungssoftware) (!Er ersetzt alle Führungselemente) (!Er gewährleistet ohne Prüfung die Betriebssicherheit)

Welche Aufgabe übernimmt ein Nutenstein? (Er ermöglicht eine lösbare Befestigung in einer Profilnut) (!Er bestimmt die Geschwindigkeit des Schlittens) (!Er misst die Rahmenverformung) (!Er erzeugt die Antriebskraft)

Welche Eigenschaft ist für die Auswahl einer Linearführung wichtig? (Die dokumentierte Tragfähigkeit und Momentenbelastbarkeit) (!Die Farbe der Verpackung) (!Die Anzahl der Werbefotos) (!Die Länge des Herstellernamens)

Welche ideale Beschleunigungskraft ergibt sich aus drei Kilogramm Masse und einer Beschleunigung von null Komma vier Metern pro Quadratsekunde? (1,2 Newton) (!0,12 Newton) (!12 Newton) (!120 Newton)

Warum muss die Parallelität zweier Führungsschienen beachtet werden? (Weil Abweichungen zu Verspannungen führen können) (!Weil parallele Schienen keine Befestigung benötigen) (!Weil dadurch jedes Schmiermittel überflüssig wird) (!Weil die zulässige Traglast immer unbegrenzt steigt)

Woher stammen verbindliche Anzugsmomente für eine ausgewählte Schraubverbindung? (Aus den zutreffenden Herstellerangaben und technischen Vorgaben) (!Aus dem Mittelwert beliebiger Internetvideos) (!Aus der Farbe des Schraubenkopfes) (!Aus der Größe des gesamten Lernraums)

Was gehört zu einem brauchbaren Messprotokoll? (Messgröße Messwert Prüfverfahren und Bewertungskriterium) (!Ausschließlich die Unterschrift) (!Nur ein Foto des Messgeräts) (!Eine geschätzte Bestätigung ohne Messung)

Was darf eine kollisionsfreie Robotersimulation beweisen? (Dass im untersuchten digitalen Modell keine Kollision erkannt wurde) (!Dass eine reale Roboteranlage automatisch sicher ist) (!Dass eine Sicherheitsprüfung entfallen kann) (!Dass reale Fahrbefehle ohne Freigabe zulässig sind)

Warum werden die Montageflächen einer Linearführung überprüft? (Weil Geometrieabweichungen die Funktion beeinträchtigen können) (!Weil dadurch jede Schraubenverbindung unnötig wird) (!Weil Messungen nur bei lackierten Bauteilen erlaubt sind) (!Weil Montageflächen keine mechanische Funktion haben)

Was macht eine technische Konstruktionsentscheidung nachvollziehbar? (Eine Begründung mit Anforderungen Quellen und Prüfergebnissen) (!Die Auswahl des teuersten Bauteils) (!Die Behauptung dass jede Simulation fehlerfrei ist) (!Der Verzicht auf die Dokumentation von Varianten)

Memory

Ordne jedem Fachbegriff seine passende Funktion zu.

Rahmen	Tragstruktur des Moduls
Nutenstein	Verschiebbares Gewindeelement in einer Profilnut
Führungsschiene	Bauteil zur Festlegung einer geradlinigen Bewegungsbahn
Referenzkante	Geometrischer Bezug für das Ausrichten
Messuhr	Instrument zur Erfassung kleiner Wegabweichungen
Projektdossier	Dokumentation von Annahmen Entscheidungen und Nachweisen

Drag and Drop

Ordne jedem Planungselement die passende Projektphase zu.

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Projektphase
Bauraumskizze	Auftragsklärung
Profilquerschnitt	Rahmenauswahl
Tragzahl	Führungsauslegung
Anziehfolge	Montageplanung
Messprotokoll	Qualitätsnachweis

Kreuzworträtsel

Rahmen	Wie heißt die tragende Konstruktion einer Lernfabrikstation?
Schlitten	Welches bewegliche Bauteil trägt den Werkstückträger auf der Führung?
Messuhr	Welches Messgerät erfasst kleine Wegabweichungen?
Nutenstein	Welches Gewindeelement lässt sich in einer Profilnut positionieren?
Reibung	Welche Wirkung hemmt eine relative Bewegung zwischen Kontaktflächen?
Montage	Wie heißt das planmäßige Zusammenfügen einzelner Bauteile?

LearningApps

Weitere interaktive Lernangebote zu den mechanischen Modulen:

Hinweis: Dies ist eine thematische Suche nach Lernangeboten und keine Zusage, dass bereits eine passende LearningApp vorhanden ist.

Lückentext

Die tragende Grundkonstruktion einer mechanischen Lernfabrikstation wird als

bezeichnet.

Ein häufig verwendetes Material für modulare Konstruktionsprofile ist

.

Ein verschiebbares Gewindeelement in der Profilnut heißt

.

Die geradlinige Bewegung eines Schlittens wird durch eine

ermöglicht.

Die geometrische Bezugsfläche für das Ausrichten einer Führung kann eine

sein.

Die mechanische Größe zur Beschreibung einer Kraft wird in

angegeben.

Eine dreidimensionale Konstruktionsdarstellung kann mithilfe von

erstellt werden.

Vor dem endgültigen Festziehen müssen bestimmte Bauteile sorgfältig

werden.

Ein Werkzeug zur kontrollierten Verschraubung heißt

.

Kleine Wegabweichungen lassen sich mit einer

untersuchen.

Gemessene Ergebnisse werden in einem

festgehalten.

Eine digitale Kollisionsstudie erfolgt in einer

.

Die gesamte Projektdokumentation wird im

gesammelt.

Eine konstruktive Auswahl sollte durch fachliche

begründet werden.

Offene Aufgaben

Bearbeite die Aufgaben selbstständig oder im Projektteam. Füge die Ergebnisse in Dein fortlaufendes Dossier ein. Jede Aufgabe soll ein eigenes Arbeitsergebnis hervorbringen.

Leicht

Rahmenskizze: Zeichne den Rahmen Deiner Prüfstation in zwei Ansichten und kennzeichne seine tragenden Bauteile.
Profiluntersuchung: Untersuche eine Abbildung eines Aluminiumprofils und erstelle eine beschriftete Darstellung der Nut und möglicher Verbindungselemente.
Führungsmodell: Fertige ein einfaches Funktionsschema an und erkläre, welche Bauteile feststehen und welche sich bewegen.
Messmittelkarte: Gestalte eine bebilderte Karte, die drei Messmöglichkeiten eines Messschiebers erklärt.

Standard

Material- und Stücklistenplanung: Erstelle für Deine Rahmenvariante eine nachvollziehbare Stückliste einschließlich Verbindungselementen.
Montagevideo: Produziere ein kurzes Erklärvideo mit einer Zeichnung, einem CAD-Modell oder einem energiefreien Demonstrationsaufbau. Erläutere die Montagefolge und die vorgesehenen Prüfstellen.
CAD-Konstruktionsprojekt: Konstruiere ein Rahmen- und Führungsmodell und dokumentiere drei digitale Schlittenpositionen.
Prüfbericht: Werte bereitgestellte Übungsmesswerte aus, vergleiche sie mit den ausdrücklich vereinbarten Kriterien und dokumentiere Unsicherheiten.

Schwer

Konstruktionsvergleich: Entwickle zwei mechanische Gesamtlösungen, vergleiche sie anhand nachprüfbarer Kriterien und begründe Deine bevorzugte Variante.
Fehleranalyse: Entwirf ein Szenario mit fehlerhaft ausgerichteter Führung. Zeige, welche funktionalen Probleme entstehen können und welche Prüfungen zur Klärung notwendig sind.
Änderungsauftrag: Plane eine Umrüstung für einen schwereren Werkstückträger. Ermittle, welche bisherigen Berechnungen, Auswahlentscheidungen und Prüfungen neu durchgeführt werden müssen.
Abschlusspräsentation: Erstelle aus Deinem Dossier eine technische Projektvorstellung mit Variantenvergleich, Prüfergebnissen, Quellenkritik, offenen Risiken und begründeter eigener Entscheidung.

Lernkontrolle

Die folgenden Transferaufgaben überprüfen, ob Du mechanische Zusammenhänge auf neue Situationen übertragen kannst.

Veränderte Belastung: Ein Werkstückträger wird deutlich schwerer. Erkläre, wie sich das auf Rahmen, Verbindungen und Führungsauswahl auswirken kann und welche Daten Du für eine neue Auslegung benötigst.
Gleiche Maße – unterschiedliche Profile: Zwei Profile besitzen identische Außenabmessungen, aber unterschiedliche Nutgeometrien und Steifigkeitsdaten. Begründe, weshalb sie nicht ohne weitere Prüfung ausgetauscht werden dürfen.
Schwergängiger Schlitten: Ein Schlitten lässt sich nach der Montage nur schwer verschieben. Entwickle einen strukturierten Prüfplan, ohne vorschnell eine Fehlerursache als sicher anzunehmen.
Widersprüchliche Prüfdaten: Die Diagonalwerte des Rahmens sind innerhalb der Übungsgrenze, die Führung zeigt jedoch erhöhte Verschiebekräfte. Erkläre, weshalb die bestandene Rahmenprüfung den Fehler der Führung nicht ausschließt.
Digitales und reales Modell: Eine Simulation zeigt ausreichende Bewegungsfreiheit. Begründe, welche Eigenschaften des realen Aufbaus dadurch nicht nachgewiesen werden.
Technische Änderungsentscheidung: Ein Profil ist nicht lieferbar. Entwickle ein Verfahren, mit dem eine alternative Konstruktion sachlich geprüft und die Änderung dokumentiert wird.

Lernnachweis

Deine Abschlussabgabe ist ein vollständiges, selbst erstelltes Projektdossier. Es enthält:

Auftrag und Anforderungen: Ausgangsdaten, Schnittstellen und nachvollziehbare Projektziele.
Skizzen und CAD-Modell: Bemaßter Rahmen, gewählte Führung und Montageverbindungen.
Konstruktionsentscheidungen: Vergleich mindestens zweier technischer Varianten und begründete Auswahl.
Montageplanung: Arbeitsreihenfolge, benötigte Werkzeuge, Herstellerangaben und vorgesehene Zwischenprüfungen.
Simulationsnachweis: Kennzeichnung des verwendeten digitalen Modells, dokumentierte Positionen und erkannte Einschränkungen.
Prüfdaten: Messwerte oder eindeutig gekennzeichnete Übungsdaten mit Prüfverfahren, Kriterien und Auswertung.
Quellen und Medienrechte: Nachvollziehbare technische Belege sowie Urheber- und Lizenzangaben für verwendete Medien.
Eigene Entscheidung: Begründete Empfehlung mit Verbesserungsmöglichkeiten und ausdrücklich benannten offenen Nachweisen.

Bewertungskriterium	Anteil
Fachliche Richtigkeit und Anforderungen	25 %
Konstruktion und Montageplanung	25 %
Simulation und Prüfdokumentation	20 %
Begründung, Problemlösung und Transfer	20 %
Verständlichkeit, Quellen und Medienrechte	10 %

Bestanden ist der Lernnachweis, wenn die wesentlichen Anforderungen fachlich nachvollziehbar bearbeitet sind, die eigene Entscheidung auf überprüfbaren Daten beruht und die Grenzen der Simulation korrekt dargestellt werden. Die Ausbildungsleitung legt die konkrete Bestehensgrenze fest.

Wichtig: Dieser Lernnachweis ist keine Konformitätsbewertung und keine Sicherheitsfreigabe einer realen Maschine.

Fachquellen und Medienrechte

Geprüfte technische Grundlagen

Konstruktionsprofile: Wikipedia – Konstruktionsprofil. Grundlagen zu Nutenprofilen, Verbindungen und Konstruktion.
Linearführungen: HIWIN – Installation Instructions. Herstellerunterlagen zu Montage, Referenzflächen und produktabhängigen Vorgaben.
Ausbildungssysteme: Festo – MecLab. Modulare Lernstationen und projektorientiertes Lernen.
Simulation: RoboDK – Basic Guide. Grundlagen digitaler Roboterstationen und Offline-Simulation.
Maschinensicherheit: ISO 12100:2010. Allgemeine Grundsätze der Risikobeurteilung und Risikominderung; verbindlich ist die jeweils anzuwendende Normenlage.
Robotersicherheit: DGUV Information 209-074 – Industrieroboter. Informationen über Gefährdungen und Schutzmaßnahmen.

Quellenregel: Wikipedia dient der Orientierung. Für die konkrete Bauteilauswahl benötigst Du passende Produktdatenblätter und Montageanleitungen. Sicherheitstechnische Entscheidungen gehören zu den dafür verantwortlichen Fachpersonen.

Wikimedia-Commons-Medien und Lizenzen

Die im Kurs verwendeten Bilder wurden anhand ihrer Wikimedia-Commons-Dateiseiten ausgewählt. Die dortigen Angaben zu Urhebern, Lizenzen und Änderungen sind bei einer Weiterverwendung zu beachten.

Datei	Urheber	Lizenzangabe auf Commons
Extruded aluminium section x3.jpg	Mike1024	Gemeinfrei
CAD model of a T-Nut 2.png	Im Dateieintrag verlinkter YouTube-Urheber	CC BY-SA 4.0
Linear table rail guide.png	Silberwolf	CC BY-SA 2.5
Linear table rail guide animated.gif	Silberwolf	CC BY-SA 2.5
Linear-table de.png	Silberwolf	CC BY-SA 2.5
Screw Head - Hex Socket.svg	Inductiveload	Gemeinfrei
Torque wrench 20-220 Nm.jpg	Lead holder	CC BY-SA 4.0
Vernier caliper.svg	Joaquim Alves Gaspar, bearbeitet von ed g2s	Unter anderem CC BY-SA 3.0
Dial Indicator in Use.jpg	David English	CC BY-SA 4.0

Die Abbildungen werden hier unverändert eingebunden. Beim Bearbeiten oder Weiterverbreiten sind insbesondere Namensnennung, Lizenzlink, Änderungskennzeichnung und gegebenenfalls Weitergabe unter gleichen Bedingungen einzuhalten.

Verwendete YouTube-Videos

Festo Didactic – MecLab, Kanal Festo.
How To Build Anything with Aluminum Extrusion, Kanal Airline Hydraulics.
T-Slotted Aluminum Solutions – Using Joining Plates, Kanal Parcosolutions.
RoboDK – Robot Simulation Software, Kanal RoboDK.

Medienrechtlicher Hinweis: Die überprüften YouTube-Links führen zu konkreten Videos. Eine erlaubte Einbettung bedeutet nicht automatisch, dass die Videos als Open Educational Resources frei bearbeitet oder neu verbreitet werden dürfen. Beachte die Rechte der jeweiligen Anbieter.

OERs zum Thema

Wikipedia: Konstruktionsprofil

Weitere fachliche Grundlagen findest Du unter Geradführung, Technische Zeichnung, Schraube, Messschieber und Lernfabrik.

Verknüpfte Lernbereiche

Projekt Vernetzte Lernfabrik – Mechanische Module der Lernfabrik planen

Merke: Eine gute mechanische Planung verbindet Anforderungen, Konstruktion, Montage und Prüfbarkeit. Erst dokumentierte Nachweise erlauben eine belastbare technische Entscheidung.