Fertigen eines technischen Objekts
Du hast den Entwurf für einen Lastkahn gezeichnet, der Murmeln über das Wasser tragen soll. Jetzt soll er wirklich schwimmen. Du kannst nicht einfach losschneiden. Wie groß ist jedes Teil? Aus welchem Material? In welcher Reihenfolge baust du? Und wenn die ganze Klasse 12 Kähne baut, sollen alle gleich werden.
Du lernst, was vor dem Bauen auf dem Tisch liegen muss, wie man misst und anreißt, welche Arten von Fertigungsverfahren es gibt, wie du sicher arbeitest und was sich ändert, wenn ein Computer die Maschine steuert.
Fertigungsauftrag und Fertigungsunterlagen
Fertigen heißt, ein Produkt nach einem Plan herzustellen. Der Fertigungsauftrag sagt, was gefertigt werden soll: das Produkt, wie viele Stücke und bis wann. Damit alle gleich arbeiten, gehören Fertigungsunterlagen dazu. Das Teil, das du gerade bearbeitest, heißt Werkstück. Ein Werkstoff ist das Material, aus dem ein Teil besteht, zum Beispiel Holz, Metall oder Kunststoff.
| Unterlage | Was darin steht | Frage |
|---|---|---|
| Technische Zeichnung | Ansichten des Produkts mit Maßen in Millimetern (mm) | Wie sieht es aus, wie groß ist jedes Teil? |
| Stückliste | Tabelle aller Einzelteile mit Nummer, Anzahl, Name, Werkstoff und Maßen | Was brauche ich? |
| Arbeitsablaufplan | Die Arbeitsschritte in der richtigen Reihenfolge mit Werkzeug und Hinweisen | Was tue ich wann und womit? |
10 mm sind 1 cm.
Die Stückliste für den Lastkahn
Die Stückliste für den Lastkahn
Der Kahn besteht aus Sperrholz, einer Platte aus mehreren dünnen, verleimten Holzschichten, 6 mm dick. Die Bodenplatte ist 200 mm lang und 80 mm breit. Die zwei Seitenwände stehen auf den langen Kanten der Bodenplatte. Die zwei Stirnwände stehen dazwischen an den kurzen Kanten. Alle Wände sind 30 mm hoch. Wie breit sind die Stirnwände?
Die Stirnwände füllen die Lücke zwischen den beiden Seitenwänden. Von den 80 mm Breite gehen die Seitenwände ab: 80 − 6 − 6 = 68 mm.
| Pos. | Anzahl | Benennung | Werkstoff | Länge × Breite (mm) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 1 | Bodenplatte | Sperrholz 6 mm | 200 × 80 |
| 2 | 2 | Seitenwand | Sperrholz 6 mm | 200 × 30 |
| 3 | 2 | Stirnwand | Sperrholz 6 mm | 68 × 30 |
Zusammen sind es 1 + 2 + 2 = 5 Teile.
Messen, Anreißen und Prüfen
- Messen: Du bestimmst eine Länge mit Lineal, Maßband oder Gliedermaßstab (Zollstock). Lies genau am Teilstrich ab und schaue senkrecht von oben darauf.
- Anreißen: Du überträgst die Maße aus der Zeichnung auf das Werkstück. Bei Holz zeichnest du mit Bleistift, bei Metall ritzt du mit einer Reißnadel. Mit dem Anschlagwinkel zeichnest du rechte Winkel. Die Linie zeigt, wo du schneidest oder bohrst.
- Prüfen: Du kontrollierst, ob das Ergebnis zur Zeichnung passt. Du misst nach und legst den Winkel an. Das tust du nach jedem wichtigen Schritt.
Eine alte Regel lautet: Zweimal messen, einmal sägen. Ein zu kurz gesägtes Teil lässt sich nicht verlängern.
Fertigungsverfahren und ihre sechs Hauptgruppen
Ein Fertigungsverfahren ist die Art, wie ein Werkstück seine Form bekommt oder wie Teile zusammenkommen. Man ordnet sie in sechs Hauptgruppen nach der Frage: Was geschieht mit dem Werkstoff?
| Hauptgruppe | Was geschieht? | Beispiele und Werkzeuge |
|---|---|---|
| Urformen | Aus formlosem Stoff entsteht ein Körper | Wachs oder Metall in eine Form gießen, 3D-Druck |
| Umformen | Die Form ändert sich, nichts wird weggenommen | Draht mit der Zange biegen, Blech hämmern |
| Trennen | Werkstoff wird weggenommen oder geteilt | Sägen, Feilen, Bohren, Schneiden mit der Schere |
| Fügen | Teile werden verbunden | Leimen, Schrauben, Nageln, Löten |
| Beschichten | Eine Schicht wird aufgetragen | Lackieren, Streichen |
| Stoffeigenschaften ändern | Der Werkstoff wird im Inneren verändert, die Form bleibt | Stahl härten (stark erhitzen und abkühlen) |
Zum Festhalten des Werkstücks nimmst du Schraubzwinge oder Schraubstock. So hast du beide Hände frei.
Maschineneinsatz und Arbeitssicherheit
Maschinen wie die Standbohrmaschine oder die Dekupiersäge (eine Säge mit schmalem Blatt zum Aussägen von Formen) arbeiten schneller und genauer als die Hand. Sie sind aber auch gefährlicher. Diese Regeln gelten:
- Benutze Maschinen nur nach Einweisung und mit Erlaubnis der Lehrkraft.
- Trage eine Schutzbrille, wenn Späne oder Staub fliegen.
- Binde lange Haare zusammen. Trage keine weiten Ärmel, keinen Schmuck und keine Schals. An Bohrmaschinen trägst du keine Handschuhe, denn sie können vom Bohrer mitgerissen werden.
- Spanne das Werkstück fest ein und halte es nie mit der Hand.
- Schalte die Maschine aus und warte, bis sie steht, bevor du etwas wechselst oder Späne entfernst.
- Halte den Arbeitsplatz ordentlich und lüfte beim Lackieren.
Computergestützte Fertigung
Bei der computergestützten Fertigung steuert ein Computer die Maschine. Du gibst eine digitale Zeichnung ein, der Computer berechnet den Weg des Werkzeugs, und die Maschine arbeitet ihn selbst ab. Beispiele sind eine CNC-Fräse (ein Computer steuert die Maschine mit Zahlen), ein Laserschneider und ein 3D-Drucker. So unterscheidet sie sich von der Handarbeit:
| Kriterium | Von Hand | Mit Computer |
|---|---|---|
| Genauigkeit | Hängt von Übung ab, kleine Abweichungen | Sehr genau, jedes Teil gleich |
| Viele gleiche Teile | Mühsam und ungleichmäßig | Lohnt sich |
| Einzelstück | Schnell: anreißen und loslegen | Digitale Zeichnung und Einrichten nötig |
| Kosten | Werkzeuge günstig | Maschine teuer |
Der Arbeitsablaufplan für den Lastkahn
Der Arbeitsablaufplan für den Lastkahn
Du fertigst den Kahn von Hand. So sieht der Arbeitsablaufplan aus. Die dritte Spalte sagt, zu welcher Hauptgruppe ein Schritt gehört, oder ob es Anreißen oder Prüfen ist.
| Nr. | Arbeitsschritt | Art des Schritts | Werkzeug | Hinweis |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Maße auf das Sperrholz übertragen | Anreißen | Bleistift, Lineal, Anschlagwinkel | Zweimal messen |
| 2 | Fünf Teile aussägen | Trennen | Feinsäge, Schraubzwinge | Werkstück einspannen, neben der Linie sägen |
| 3 | Kanten glätten | Trennen | Schleifpapier auf Holzklotz | Staub nicht einatmen |
| 4 | Maße prüfen | Prüfen | Lineal, Anschlagwinkel | Stirnwand 68 mm? |
| 5 | Teile zusammenleimen | Fügen | Wasserfester Holzleim, Zwingen | Trocknen lassen |
| 6 | Kahn lackieren | Beschichten | Pinsel, wasserfester Lack | Raum lüften |
Die Reihenfolge ist wichtig: Erst prüfen, dann leimen. Ein falsch gesägtes Teil lässt sich nach dem Verleimen kaum noch ersetzen.
Herstellen, Planen und Bewerten
Ein technisches Produkt wie den Kahn oder ein Fahrzeug stellst du in drei Phasen her:
- Planen: Du zeichnest eine Skizze, schreibst die Materialliste und den Arbeitsablaufplan.
- Fertigen: Du arbeitest den Plan Schritt für Schritt ab und prüfst zwischendurch.
- Bewerten: Du vergleichst das Ergebnis mit dem Auftrag. Stimmen die Maße? Schwimmt der Kahn und trägt er Ladung? Wurde sicher gearbeitet? Was würdest du beim nächsten Mal anders machen?
Auf der Linie sägen
Auf der Linie sägen
„Ich säge genau auf der angerissenen Linie.“
Der Sägeschnitt ist etwa 2 mm breit und nimmt Holz weg. Säge deshalb neben der Linie, auf der Abfallseite. Die Linie bleibt am Teil stehen, und das Teil hat sein richtiges Maß. Feilen und Schleifen machen es danach genau.
Bohren ist Umformen
Bohren ist Umformen
„Beim Bohren bekommt das Brett eine andere Form, also ist es Umformen.“
Beim Umformen ändert sich die Form, aber es geht nichts verloren. Beim Bohren fallen Späne ab, es wird also Werkstoff weggenommen. Das gehört zum Trennen.
Zusammenfassung
Der Fertigungsauftrag nennt Produkt, Stückzahl und Termin. Fertigungsunterlagen sind technische Zeichnung, Stückliste und Arbeitsablaufplan.
Messen bestimmt Längen, Anreißen überträgt Maße auf das Werkstück, Prüfen kontrolliert das Ergebnis. Zweimal messen, einmal sägen.
Die sechs Hauptgruppen der Fertigungsverfahren sind Urformen, Umformen, Trennen, Fügen, Beschichten und Stoffeigenschaften ändern.
Maschinen nutzt du nur nach Einweisung. Du trägst Schutzbrille, bindest lange Haare zusammen und spannst das Werkstück ein.
Bei computergestützter Fertigung steuert ein Computer die Maschine. Das lohnt sich bei vielen gleichen Teilen. Ein Einzelstück geht von Hand oft schneller.
Ein Produkt entsteht in drei Phasen: planen, fertigen, bewerten.
Übungen
Welche Unterlage listet alle Einzelteile mit Anzahl, Werkstoff und Maßen auf?
Du biegst einen Draht mit der Zange zu einem Haken. Zu welcher Hauptgruppe gehört das?
Ein Kahn hat eine Bodenplatte, die 100 mm breit ist. Die Seitenwände sind 8 mm dick und stehen auf den langen Kanten. Wie breit in Millimetern sind die Stirnwände dazwischen?
Die Klasse baut 12 Kähne. Jeder Kahn hat 2 Seitenwände und 2 Stirnwände. Wie viele Seiten- und Stirnwände stehen zusammen in der Stückliste?
Du willst an der Standbohrmaschine ein Loch bohren. Was ist richtig?
Du sollst 30 gleiche Teile mit Löchern an genau derselben Stelle fertigen. Wählst du Handarbeit oder computergestützte Fertigung? Begründe kurz.