Ein Werkstoff ist ein Material, aus dem man Bauteile fertigt. Man ordnet sie in Gruppen:

• Holz und Holzwerkstoffe: Vollholz, Sperrholz (verleimte dünne Schichten), MDF (Platte aus gepressten Holzfasern)
• Metalle: zum Beispiel Stahl, Aluminium, Kupfer
• Kunststoffe: Thermoplaste werden beim Erwärmen weich und lassen sich wieder formen (PLA im 3D-Druck, Acrylglas). Duroplaste bleiben nach dem Aushärten fest und werden nicht mehr weich (Epoxidharz).

Nach diesen Eigenschaften wählst du aus: Festigkeit (Widerstand gegen Verformen und Bruch), Härte (Widerstand gegen Eindringen und Kratzen), Zähigkeit (ein zähes Teil verformt sich, ein sprödes bricht ohne Vorwarnung, wie Glas), Korrosionsbeständigkeit (Metall rostet oder zersetzt sich nicht), Leitfähigkeit für Wärme und Strom, Bearbeitbarkeit und Dichte.

Das Werkzeug passt zum Werkstoff, zum Beispiel feinere Sägeblätter für Metall als für Holz.

Du kennst die Hauptgruppen aus Klasse 5-6. Hier kommen zu fünf davon Verfahren und Werkzeuge dazu.

Beim Spanen trennt eine Schneide kleine Stücke ab, die Späne. Eine lösbare Verbindung kann man ohne Zerstörung wieder lösen.

Bei CNC-Maschinen (englisch Computerized Numerical Control, Steuerung durch Zahlen) fährt das Werkzeug einen Weg ab, der als Zahlenfolge im Programm steht. Dieses Programm heißt G-Code. Der Weg vom Modell zur Maschine: CAD-Modell, dann ein CAM-Programm (Computer-Aided Manufacturing), das Werkzeugwege und Vorschub berechnet, dann der G-Code, dann die Maschine. Beim 3D-Druck übernimmt ein Slicer diese Aufgabe: Er zerlegt das Modell in Schichten.

Beispiel: Ein Fräser fährt ein Rechteck ab. Die Koordinaten gelten in Millimetern, Z = 0 liegt auf der Werkstückoberfläche.

$\texttt{G90}$ stellt auf absolute Koordinaten ein. $\texttt{G0}$ ist ein schneller Weg ohne Arbeit (Eilgang), $\texttt{G1}$ eine Arbeitsfahrt auf gerader Linie. $\texttt{X}$, $\texttt{Y}$ und $\texttt{Z}$ geben das Ziel an, $\texttt{F}$ den Vorschub in mm pro Minute. Zeile 3 taucht 2 mm tief ein, die Zeilen 4 bis 7 fahren ein Rechteck von 40 mm × 20 mm, Zeile 8 hebt ab.

Eine Datei speichert Daten in einem festgelegten Dateiformat. Für die Fertigung sind diese üblich:

STL speichert keine Einheit. Prüfe darum, ob das Modell in Millimetern gemeint ist. Ein Foto (JPG, PNG) besteht aus Bildpunkten und hat keine Konturen, die ein Messer oder Laser abfahren könnte.

Bei der digitalen Fertigung ist das digitale Modell die Grundlage. Du änderst das Modell, nicht die Maschine, und jede Kopie ist gleich. Ein Fehler in der Datei, zum Beispiel eine falsche Einheit, führt aber zu einem falschen Teil.

Vor dem Fertigen erstellst du einen Arbeitsplan: die Arbeitsschritte in sinnvoller Reihenfolge, mit Verfahren, Werkzeug, Maschine und Schutzmaßnahme. Üblich ist: anreißen, grob formen, bohren, Feinarbeit, entgraten (scharfe Kanten und Reste entfernen), prüfen, zuletzt beschichten.

Zur Organisation gehören Material und Werkzeug bereitlegen, den Arbeitsplatz einrichten, die Zeit planen und bei Serien die Arbeit verteilen. Die Rüstzeit brauchst du einmal, um Maschine und Arbeitsplatz einzurichten, die Stückzeit für jedes Teil.

Arbeitssicherheit verhindert Unfälle wie Schnitte, Quetschungen, Verbrennungen und Stromschläge. Gesundheitsschutz verhindert Schäden, die sich langsam einstellen, zum Beispiel durch Lärm, Staub, Dämpfe und falsche Körperhaltung. Die Schutzmaßnahmen folgen der Rangfolge technisch, organisatorisch, persönlich.

Maschinen, Laser, Lötkolben und Schweißgeräte nutzt du nur nach Einweisung und unter Aufsicht der Lehrkraft. Kenne Not-Aus, Fluchtweg und Erste-Hilfe-Kasten. Notruf: 112.