Werkstoffe

Vorwort 

Stichworte zur 

Werkstoffbearbeitung 

aus technikdidaktischer Sicht 

WS 2012/13 

H. HEESCHER 

Im vorliegenden Manuskript sind Stichworte festgehalten, die 

als Grundlage für die Vorlesung „Werkstoffe“ dienen; sie 

betrifft Inhalte des Pflichtangebots „Technik und 

Naturwissenschaft “ aus dem Wahlpflichtbereich der 

Realschule plus. 

Die für das Fach „Technik und Naturwissenschaft“ relevanten 

Inhalte sind aus Sicht der Technikdidaktik ausgewählt und 

begründet, darüber hinaus werden Inhalte angesprochen, die für 

die Durchführung des Unterrichts an der Realschule plus 

bedeutend erscheinen. 

Das vorliegende Manuskript ist als Stichwortsammlung 

anzusehen, die durch Besuch der Lehrveranstaltung und/oder 

durch Studium einschlägiger Literatur zu ergänzen ist. 

Landau, im Oktober 2012 

Inhalt 

Werkstoffe 

• Werkstoffe (didaktische Aspekte für die Sekundarstufe I) 

– Einleitung 

– Urformen 

– Umformen 

– Trennen, Spanen 

– Verbindungen 

– Kunststoffe 

–Holz 

• System 

– Stoffumsatz 

– Energieumsatz 

– Informationsumsatz


• Einteilung il der Technik nach: 

Umwandeln 

Transportieren 

Speichern 

Stoff Energie Information 

z.B.Tankzug 

Soziotechnische Aspekte 

• Einteilung der Technik nach: 

Wartung 

Inbetriebnahme 

Produktion 

Projektierung 

Entwicklung 

Forschung 

Erschließen 

Gewinnen 

Anreichern 

Umwandeln 

Transportieren 

Speichern 

Nutzen 

• Voraussetzung für einen Tankzug: Energieumwandlung 

* Umwandeln ist im weiteren Sinne zu verstehen und schließt im Bereich der 

Werkstoffe Bearbeiten mit ein 

Entsorgen 

Stoff Energie Information 



Eingangsgrößen 

Technisches 

h 

System 

• Stoffbilanz 

– Eingehende Stoffe 

– Ausgehende Stoffe 

Ausgangsgrößen 

Stoffe….. 

-Verfahrenstechnik - 

Thermische 

Verfahrenstechnik 

Mechanische 

- Werkstoffe - Verfahrenstechnik 

Werkstoffkunde 

Werkstoffbearbeitung 

. 

. 

. 

.


Eisen Kupfer Aluminium 

Erze haupts. Oxide haupts. Sulfide Oxide 

Aufbereitung magn. Anreich. Flotation Bayer-Verf. 

stückig machen 

Rohsteinschmelzen 

Überführen in 

im Flammofen 

Oxide (falls nicht) 

Reduktion Hochofen Rohsteinverblasen Schmelzim 

Kupferkonverter flusselektrolyse 

Raffination Stahlerzeugung Flammofen, danach Dreischichten- 

ht 

Raffinationselektrolyse elektrolyse 

Eisen 

Stahl 


• Aluminiumgewinnung 

– Dritthäufigstes Element der Erde 

– Ausgangsmaterial Bauxid (Les Baux, Südfrankreich) 

enthält 55…65 % Al 2 O 3 (Tonerde) 

– Anreichern in reines Al 2 O 3 

– Schmelzflusselektrolyse 

Kohleanoden 

Graphitwanne 

Schmelze 

Kryolith-Al 2O 3 

Flüssiges Aluminium 

als Kathode 

Stromzuführung 


• Aluminiumgewinnung 

– Schmelzpunkt von Al 2 O 3 : 2060 o C 

– Gemisch 15 % Al 2 O 3 , 

85 % Kryolith ( Na 3 AlF 6 , Schmelzpunkt 2060 o C) 

– Schmelzpunkt des Gemenges 985 o C) 

– Spannung 5…6 V 

– Strom 30000…150000 A 


• Roheisengewinnung 

– Oxide 

• Magneteisenstein Fe 3 O 4 

• Roteisenstein Fe 2 O 3 

• Brauneisenstein Fe 3 O 4 

• Gemisch 15 % Al 2 O . 

3 x H 2 O 

– Karbonate 

• Spateisenstein FeCO 3 

– Sulfide 

• Pyrit FeS 

• Anreichern 

– Zerkleinern 

– Taubes Gestein entfernen

• Funktionsmodelle 

– Kugelmühle 

• Niedrige Drehzahl 

• Mittlere Drehzahl 

• Hohe Drehzahl 

– Elektromagnet 

magnetisch 

nicht magnetisch 


Didaktik des Werkens, Beispiel Kugelbahn 

• Trennen von Kugeln, Möglichkeiten der Kugelbahn 

– Darstellung physikalischer Einflüsse 

• Schwerkraft 

• Impuls 

– Anstoß von Effekten durch die Kugel 

– Einsatz von Weichen zur Steuerung 

– Einbau von Vorrichtungen zur Erkennung von Kugeleigenschaften 

• Erkennung von Kugelgrößen in Anlehnung an Klassieren der 

Verfahrenstechnik; unter Klassieren versteht man in der 

Verfahrenstechnik die Trennung in einzelne Kornklassen 

unterschiedlicher Größenbereiche 

• Erkennen unterschiedlicher Stoffeigenschaften in Anlehnung an 

Sortieren der Verfahrenstechnik; unter Sortieren versteht man in der 

Verfahrenstechnik die Trennung nach unterschiedlichen Stoffarten 

oder Eigenschaften 

(Hemming, W.: Verfahrenstechnik, Vogel-Verlag, Würzburg, 1989, 

Signatur der Bibliothek Landau: wir 550 1a) 


• Möglichkeiten der Kugelbahn 

– Kugeleigenschaften 

• Durchmesser 

• Gewicht 

• spezifisches Gewicht 

• Schwerpunkt einer Kugel 

• Oberflächenbeschaffenheit 

– Feinheit 

– Farbe 

• Transparenz 

• Elektrische Leitfähigkeit 

• Ferromagnetisches Material 

• Feuchte 

• Temperatur 

• Radioaktivität 



– Darstellung des Einflusses der Schwerkraft 

http://www.preissturz.at/, 22.03.05



– Darstellung des Einflusses der Schwerkraft 



– Darstellung des Impulses 



– Darstellung des Impulses 




– Einsatz von Weichen zur Steuerung



– Einsatz von Weichen zur Steuerung 


• Möglichkeiten der 

Kugelbahn 

– Einsatz von Weichen zur 

Steuerung 


• Realisierung von Kugelbahnen 


– Erkennen von Kugeleigenschaften 


• Gewicht 

• Spezifisches Gewicht 







• Durchmesser, Gewicht 

• Bedingung: unproblematische Transportierbarkeit












• Spez. Gewicht 





– Durchmesser 

– Oberflächenbeschaffenheit


• Möglichkeiten i 

der 

Kugelbahn 

– Erkennen von 

Kugeleigenschaften 










• Gewicht 






• Gewicht 

• Ferromagnetisches Material


• Möglichkeiten der 

Kugelbahn 

– Erkennen von 

Kugeleigenschaften 

• Größe 

• Gewicht 

• Ferromagnetisches 

Material 









• Gewicht 






• Gewicht

• Funktionsmodell 

– Magnetabscheider 

magnetisch 

nicht magnetisch 

Magnet 


• Feinkörnige Erze stückig 

machen: 

– Pelletisieren 

– Brikettieren 

• Hochofenprozess 


– Koks 

• Temperaturerzeugung 

• Reduktion 

– Erz 

– Zuschläge 

• Schmelzpunktveränderung des 

tauben Gesteins (niedriger) 

• Beeinflussung des Roheisens 

Hochofen, Prinzipdarstellung 


• Stahlerzeugung 

– Roheisen: spröde, nicht schmied/schweissbar 

wegen des hohen Kohlenstoffgehalts 

– Durch Frischen werden „Eisenbegleiter“ entfernt 

• Bessemer-Verfahren 

• Thomas-Verfahren 

• Sauerstoffaufblas-Verfahren 

• Siemens-Martin-Verfahren 

• Elektrostahl-Verfahren 

• Gießen 

– Blockguss 

– Strangguss 

Kokille 

Lunker 

Kühlwasser 

Kokille 

Strang 


• Erstarren: „Kristallite“

• Stahlerzeugung 

• Edelstahl 


• Gießen 

– Blockguss 

Kran 


Kran 

. 

Block und Kokille 

Pfanne 

Pfannengießer 

Rühreisen 

Blockgussgießer 

Schieber 

Kokille 

Bühne 

Waggon 



• Zustandsdiagramm (Prinzip) 

• Kristall des Eisens 

– kubisch raumzentriert – kubisch flächenzentriert 

Die Schmelzpunkte werden durch Zugeben des zweiten 

Materials erniedrigt. 

E: Eutektikum 

δ-, α- Mischkristalle 

γ-Mischkristalle

• Eisen-Kohlenstoff-Diagramm 

Härten 

Normalglühen 

Spannungsarmglühen 

Weichglühen 




• Härten 

– Erwärmen in den gekennzeichneten Bereich und Abschrecken 

– Bei Überschreiten der kritischen Abkühlgeschwindigkeit wird die γ−α 

Umwandlung unterdrückt (Härte, innere Spannung) 

• Normalglühen, Weichglühen 

– Bessere spanende Verarbeitung 

• Spannungsarmglühen 

– Abbau von Spannungen 

– Erwärmen auf 600 o C… 650 o C, Abkühlung im Ofen 

• Anlassen und Vergüten 

– 100 o C… 300 o C, Anlassen 

– 400 o C… 650 o C, Vergüten 

– Bessere Zähigkeit 

– Auf blanken Oberflächen entsteht eine Oxidschicht 

– Anlassfarben 



• Oberflächenhärten, harte Oberfläche zäher Kern 

– Einsatzhärten 

– Nitrierhärten 

– Ionitrieren 

– Flammhärten 

– Induktionshärten 


• Einsatzhärten 

– Fest: pulverisierte Kohle 

C + O 2 

→ CO 2 

CO + C → 2CO 

2 


Fe + 2CO 

→ Fe − C − Mischkristalle + CO 

– Flüssig: Zyanidbad Ba CN) 

, NaCN 

) 2 

( 

2 

Fe + Ba( CN → Fe − C − Mischkristalle + CO 

2 

2 

– Gasförmig: Kohlenwasserstoffgas, z.B. Methan 

– Abschrecken



• Nitrierhärteni 

t 

NH 3 

disoziiert…..Stickstoff…..Mischkristallbildung 

• Ionitrieren 

Ionisieren von Stickstoff durch elektr. Feld 

Einlagerung von Stickstoffionen 

• Flammhärten 

Erwärmen per Brenner 

Abschrecken per 

Wasserbrause 



• Induktionshärten 

t 

Induktionsspule 

Abschreckmittel 

Voraussetzung: härtbare Stähle 



• Urformen 

Fertigen eines festen Körpers aus formlosem Stoff durch 

Schaffen des Zusammenhalts (DIN 8580) 

Urformen 

flüssig fest 

• Urformen 

• Gießen 

Flüssigen Stoff in Form bringen 

Gießen durch Schwerkraft, 

Schwerkraftguss 

Steiger 

Oberkasten 

Einguss 

gießen sintern 

Uf Urformen 

Endprodukt 

d Produkte für die weitere Verarbeitung 

Unterkasten

• Urformen 

• Formen 


Wiederverwendbare Modelle werden aus dem Formstoff 

herausgenommen (Material: Holz, Metall…) 

• Urformen 


• Druckguss 

per Kolben wird Druck auf das Gießmaterial ausgeübt 

Einguss Form 

Auswerfer 

Verlorene Modelle sind nur ein Mal verwendbar, z. B. 

Kunststoffe oder Wachs werden aus der Form 

ausgeschmolzen (Wachsausschmelzverfahren) 

Kolben 

Phys. Gesetz 

F 

p = 

A 

p: Druck 

F: Kraft 

A: Querschnitt 

Antrieb des Kolbens mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch 

• Urformen 


• Schleuderguss 

Ausnutzen der Zentrifugalkraft 

– Echter Schleuderguss: rotationssymmetrische Körper, z.B. Rohre 

fallend steigend 

– Unechter Schleuderguss: 

Einguss 

Bei Schleuderbeton sind 

die Verhältnisse vergleichbar 

Form 

Drehtisch 

• Urformen 


• Sintern 

Aus Metallpulver wird per Sintern der fertigen Form der feste 

Formkörper erhalten (Wärmebehandlung); die Form wird z.B. 

durch Pressen erhalten. 

Einkomponentensystem: reines Material 

Haften der Pulverteilchen aneinander auf 

Grund von Adhäsion bis 0,23T s 

0,23 T s 

Zusammenhalt auf Grund von Oberflächendiffusion 

bis 0,37 T s 

0,37 T s 

Zusammenhalt durch Eindiffundieren in Gitter 

eines anderen Teilchens, Gitterdiffusion 

T s : Schmelztemperatur 

in Kelvin, K 

Mehrkomponentensystem: mehrere Materialien

• Umformen 


Fertigen durch bildsames (plastisches) Ändern der Form. Dabei 

werden sowohl Masse als auch der Zusammenhalt beibehalten 

(DIN 8580) 

Vorteile: 

Geringer Materialverlust 

kurze Fertigungszeit 

gute Genauigkeit und Oberfläche 

Nachteile: 

besondere Werkzeuge 

Maschinen 

Großserie erforderlich 

– Druckumformen (Stauchen) 

– Zugdruckumformen (Tiefziehen) 

– Zugumformen (Längen) 

– Biegeumformen (Biegen) 

– Schubumformen (Verwinden) 

• Umformen 


Die Verformung erfolgt in denjenigen Gitterebenen im Metall, welche die 

dichteste Atompackung besitzen. 

Kubisch raumzentriert: Kubisch flächenzentriert: Hexagonales Gitter: 

z.B. Chrom, 

Tantal, 

α-Eisen: 

z.B. Gold, Silber, 

Kupfer, 

γ-Eisen 

z.B. Zink, 

Titan, 

Magnesium 

In kubischen Gittern ist die Zahl der möglichen Gleitebenen e größer als in 

hexagonalen. 

• Umformen 


Verformung, es werden nicht alle Atome einer Gleitebene auf ein 

Mal verschoben, sondern ein Gitterfehler wandert; „Versetzungen“ 

(Störstellen im Raumgitter) 


• Umformen 

• Kaltverformung: Verformung unterhalb der 

Rekristallisationstemperatur; Störstellen wandern an die Ränder 

der Kristalle; bei starker Verformung werden die Kristalle teilweise 

zerstört; dadurch vergrößern sich die Grenzflächen der Kristalle 

(größere Härte) 

Gitter ohne Störstellen, im 

animated gif wandert ein 

Gitterfehler 

Bei Stahl ab 600 o C 

Rekristallisationsglühen; 

Rekristallisation 

Fremdatome behindern das Wandern eines Gitterfehlers (Härten), 

ebenso zu viele Gitterfehler, d.h. reine Metalle sind leichter zu 

verformen als Legierungen 

• Warmverformung: Oberhalb der Rekristallisationstemperatur; 

neues Gefüge nach Verformung; mit steigender Temperatur 

schwingen die Atome im Gitter mehr; besseres Gleiten in den 

Gleitebenen ist möglich; außerdem werden bei höheren 

Temperaturen z.T. Gitterfehler, welche das Gleiten verhindern, 

beseitigt.


• Druckumformen: Druckumformen ist das Umformen eines festen 

Körpers, wobei der plastische Zustand im Wesentlichen durch ein- oder 

mehrachsige Druckbeanspruchung herbeigeführt wird (DIN 8583) 


• Druckumformen: 

Materialkonstante: Formänderungsfestigkeit 

k f 

F = k 

f 

⋅ 

A 

F: Stauchkraft 

k f 

: Formänderungsfestigkeit 

A: Querschnitt 

Vor der „ideale“ Formänderung, nach der 

Verformung wenn hier eine Aus- Verformung 

dehnung des Werkstoffs 

möglich wäre 

Im Unterricht: Demonstration mit plastischen Werkstoffen 

Hohe Temperatur: kleines 

Hohe Umformgeschwindigkeit: großes 

k 

f 

k f 



• Druckumformen: 

– Walzen 

– Freiformen 

– Gesenkformen 

– Eindrücken 

– Durchdrücken 

Hier: Längswalzen, Prinzip 

Drähte, Bleche, Profilstäbe 

– Walzen 

• Längswalzen 

• Querwalzen 

• Schrägwalzen 

– Walzen 

• Längswalzen 

• Querwalzen 

• Schrägwalzen 

v 

1 ≤ 

vu ≤ 

v 2 

Fließscheide 

v 1 

: Geschwindigkeit des Materials vor dem Walzen 

v 2 

: Geschwindigkeit des Materials nach dem Walzen 

v u 

: Umfangsgeschwindigkeit der Walzen 

An der Fließscheide ist die Materialgeschwindigkeit gleich der 

Umfangsgeschwindigkeit der Walzen 

Hier: Querwalzen, Prinzip 

Gewinde 

Hier: Schrägwalzen, Prinzip 

nahtlose Rohre 

Walzachsen und Materialachse stehen schräg zueinander


– Freiformen: 

Freiformen ist Druckumformen mit nicht oder nur teilweise die 

Form des Werkstückes enthaltenden gegeneinander bewegten 

Werkzeugen. Die Werkstückform entsteht dabei durch freie 

oder festgelegte Relativbewegung zwischen Werkzeug und 

Werkstück (DIN 8583). 

Umformen durch Schmieden der Werkstoffe, die im warmen 

Zustand plastisch verformbar sind: Erwärmung oberhalb der 

Rekristallisationstemperatur. 

Recken: 

Rundkneten: 

Querschnittsverringerung 

von Stäben 


Breiten: 

Werkzeug 


Werkstück 

Stauchen: 

Verbreitern des Materials 

in Querrichtung 

Verringern der 

Materialhöhe 

Verringerung des Querschnitts 




Treiben: 

Schweifen: 

– Eindrücken: 

Körnen: Prägen: Anreißen: 

Körner 

Umformen durch lokales 

Recken: Verringern der 

Blechdicke 

Einseitiges iti Recken: 

Krümmung 

Kennzeichnen 

für Bohrungen 

z.B. Prägestempel, 

Schlagzahlen 

Reißnadel 

– Gesenkformen: 

Gesenke geben die Form des 

Materials ganz oder teilweise i vor. 

Ggf. ist eine Drehbewegung 

erforderlich (Gesenkschmieden). 

Kordeln, Rändeln: 

vorher nachher 

Werkzeug mit Kordelprofil 

(Kordelwalze) 

Werkzeug mit Rändelprofil 

(Rändelwalze)

– Fließpressen: 

Vorwärtsfließpressen: 


Rückwärtsfließpressen: 


– Durchdrücken: 

Durchdrücken ist Druckumformen eines Werkstückes durch 

teilweise oder vollständiges Hindurchdrücken durch eine 

formgebende Werkzeugöffnung unter Verminderung des 

Querschnitts oder des Durchmessers (DIN 8583). 

Strecken in axialer Richtung: 

Durchziehen 

Stauchen in radialer Richtung: 

Durchdrücken: 

Material fließt in Richtung 

der Stempelbewegung 

Material fließt entgegengesetzt 

zur Richtung der Stempelbewegung 

g 


– Durchdrücken: 

Strangpressen bei Metall oberhalb der Rekristallisationstemperatur 

Extrudieren bei Kunststoff, Granulat wird in der Presse aufgeheizt 

Beim Pressvorgang wird das Profil durch die Matrize vorgegeben 

Block 

Blockaufnehmer Matrizenhalter Beispiel für ein Profil 

Matrize 

des Stranges 


• Zugdruckumformen: 

Zugdruckumformen ist Umformen eines festen Körpers, 

wobei der plastische Zustand im Wesentlichen durch eine 

zusammengesetzte Zug-Druckbeanspruchung g herbeigeführt 

wird (DIN 8584). 

Durchziehen: hier Gleitziehen 

Kräfteparallelogramm 

Stempel 

Strang 

Schnitt AB


– Tiefziehen mit Werkzeugen: 

Ziehstempel 

Niederhalter; ist das Werkstück zu fest 

eingespannt, so reisst 

Werkstück, 

es, ist es nicht fest 

Material 

genug eingespannt, so 

entsteht eine 

Ziehmatrize Faltenbildung: 

– Tiefziehen mit Wirkmedien: 

• Kraftgebunden 


Ziehstempel 

Niederhalter 

Material 

Behälter 

Wirkmedium (fest, flüssig oder gasförmig) 

Anschluss Druckregelventil 

• Energiegebunden 

(Hochgeschwindigkeitsumformung) 

Energieträger 

Wirkmedium 

Material 

zur Vakuumpumpe 


– Tiefziehen mit Wirkenergien: 

• z.B. Umformen per Magnetfeld 

Magnetfeld induziert Spannung und damit auch Ströme, die ein weiteres 

Magnetfeld aufbauen, das dem ersten entgegengesetzt ist 

Spule 

Material 

Matrize 


• Zugumformen: 

Zugumformen ist Umformen eines festen Körpers, wobei der 

plastische Zustand im Wesentlichen durch ein- oder 

mehrachsige Zugbeanspruchung g herbeigeführt wird (DIN 8585). 

– Längen 

– Weiten 

– Tiefen 

zur Vakuumpumpe


– Längen: 

Längen ist Zugumformen eines Werkstückes durch eine von aussen 

aufgebrachte, in der Werkstücklängsachse wirkende Zugkraft (DIN 8585). 

Verformung nach Überschreiten der Elastizitätsgrenze 

ität 

Spannungs-Dehnungs-Diagramm: 

Spannung σ 

Spannung σ, Dehnung ε 

F 

σ = 

A 0 

σ: Spannung 

F: Zugkraft 

A o : Ausgangsquerschnitt 

Dehnung ε 

Δl 

ε = ⋅ 

100 

% l 

0 

ε: Dehnung 

Δl: Längenänderung 

l o : Ausgangslänge 

–Längen: 


Bis zur Proportionalitätsgrenze σ p sind 

Spannung und Dehnung zueinander 

proportional. 

Es gilt das Hookesche Gesetz: 

σ: Spannung 

σ = E ⋅ε 

E: Elastizitätsmodul 

(Materialkonstante) 

ε: Dehnung 

Bei Belastungen bis zur Elastizitätsgrenze σ E geht das Material nach der 

Entlastung wieder in seinen ursprünglichen Zustand zurück. Zwischen σ p und 

σ E Gilt nicht mehr E. 

Bei Spannungen an der Streckgrenze erhält man Dehnung ohne weitere 

Zunahme der Belastung (Fließen). 

Bei Material ohne Streckgrenze wird die 0,2-Grenze σ 0,2 definiert, i d.h. nach 

Entlasten der Spannung σ 0,2 ist eine bleibende Dehnung von 0,2 % zu 

verzeichnen. 


– Längen: 

Die maximale Spannung des Materials ist die Zugfestigkeit σ B 

σ = B 

F max 

A 0 

Nach dem Bruch bleibt die Bruchdehnung δ 

l −l 

δ = 

1 0 

⋅ 

l 0 

100 

% 

Dehnen: Streckrichten von z.B. Kabeln 

l o : Ausgangslänge 

l 1 : Länge nach dem Bruch 


– Weiten 

Weiten ist Zugumformen zum Vergrößern des Umfangs eines 

Hohlkörpers (DIN 8585). 

Aufweiten: gesamte Länge oder Enden 

Ausbauchen: Weiten in der Mitte 

• Weiten mit Werkzeugen 

• Weiten mit Wirkmedium 

• Weiten mit Wirkenergien 

– Tiefen 

Tiefen ist Zugumformen zum Anbringen von Vertiefungen in einem 

ebenen oder gewölbten Werkstück k aus Blech, wobei die 

Oberflächenvergrößerung durch Verringerung der Blechdicke erreicht 

wird. Je nach Werkstoff wird das Werkstück Folie, Platte, Tafel 

Ausschnitt oder Abschnitt genannt (DIN 8585). 

• Tiefen mit Werkzeugen 

• Tiefen mit Wirkmedium 

• Tiefen mit Wirkenergien


• Biegeumformen: 

Biegeumformen ist Umformen eines festen Körpers, wobei 

der plastische Zustand im Wesentlichen durch eine 

Biegebeanspruchung herbeigeführt wird (DIN 8584). 

Zug- und Druckspannungen im Werkstück. 

Verlängern der einen, verkürzen der anderen Seite. 

Neutrale Faser bleibt unverändert und spannungsfrei. 

Zunächst elastische, danach plastische Verformung. 

Maximale Zugspannung 


Verformung: plastisch, elastisch 

Rückfederung ist um so größer je geringer der Bereich 

plastischer Verformung 

Die neutrale Faser verläuft in der Schwerpunktachse, wenn 

der Biegeradius größer als die fünffache Materialstärke ist. 

Bei geringeren Radien verläuft die neutrale Faser weiter 

innen. 

Zur Versteifung von Blechflächen können diese geknickt 

werden, d.h. mit Sicken versehen werden, z.B. 

Lüftungsleitungen oder Autokarosserien; letztere können 

auch durch „Radien Radien“ stabilisiert werden. 

Neutrale Faser 

Maximale Druckspannung 

Im Technikunterricht lässt sich dies mit Papier demonstrieren 

und nachvollziehen. 


• Schubumformen: 

Schubumformen ist Umformen eines festen Körpers, wobei der 

plastische Zustand im Wesentlichen durch eine Schubbeanspruchung 

herbeigeführt wird (DIN 8587). 

– Verschieben 

Verschieben ist Schubumformen, wobei in der Umformzone 

benachbarte Schnittflächen (oder Querschnittsflächen) des 

Werkstücks in Kraftrichtung durch geradlinige Bewegung parallel 

zueinander verlagert werden. 

Obergesenk 

Material 

Untergesenk 

– Verdrehen 

Verdrehen ist Schubumformen, wobei in der Umformzone 

benachbarte Querschnittsflächen des Werkstücks durch eine 

geradlinige Drehbewegung gegeneinander verlagert werden 

(DIN 8587). 


• Trennen: 

Trennen ist Fertigen durch Ändern der Form eines festen 

Körpers, wobei der Zusammenhalt örtlich aufgehoben, d.h. im 

Ganzen vermindert wird. Dabei ist die Endform in der 

Ausgangsform enthalten. Auch wird das Zerlegen 

zusammengesetzter t Körper dazugerechnet (DIN 8580). 

– Zerteilen 

– Spanen 

– Abtragen 

– Zerlegen 

– Reinigen 

– Evakuieren 

Trennen als wirtschaftliches Fertigungsverfahren bei Einzelfertigung 

bzw. Kleinserien.



• Zerteilen: 

– Scherschneiden 

– Keilschneiden 

– Reissen 

– Brechen 

• Scherschneiden 

Das Werkstück wird mit zwei Schneiden, die aneinander vorbei gleiten, 

getrennt. 

Niederhalter 

Obermesser 

Werkstück 

Untermesser 

α 

β 

γ 

Freiwinkel 

Keilwinkel 

i l 

Spanwinkel 

F Scherkraft 

a Schneidspalt 

Kraft im Niederhalter s Werkstückdicke 

F D 


• Vorgang beim Scherschneiden (in der Reihenfolge): 

– Einkerben 

– Querschnittsschwächung 

h h 

– Bruch 

Der Schneidspalt a verhindert das Auflaufen der Messer. 


– drückend schneiden: 

Die Bewegungsrichtung Werkzeug – Werkstück verläuft senkrecht 

zur Schneide. 

vollkantig: 

kreuzend: 

Breite des Schneidspalts a: 

a ≈ , 1⋅ 

s 

a ≈ 0, 05⋅ 

s 

0 Hohe Festigkeit des Werkstoffs 

Niedrige Festigkeit des Werkstoffs 

Der Niederhalter verhindert eine Drehbewegung.


– ziehend schneiden: 

Die Bewegungsrichtung Werkzeug – Werkstück verläuft schräg zur 

Schneide. 

vollkantig: 

kreuzend: 


• Keilschneiden: 

Keilschneiden ist das Zerteilen von Werkstücken mit einer oder 

zwei keilförmigen i Schneiden, bei dem die Werkstücke 

k 

auseinandergedrängt werden (DIN 8588). 

– Messerschneiden: Schneidkeil durchtrennt das Werkstück bis 

zur Unterlage 

Kräfte an der Schneide: F W Wangenkraft 

β 

Keilwinkel 

Je fester der Werkstoff, 

desto größer der Keilwinkel 



– Beißschneiden: zwei Schneiden werden aufeinander zu 

bewegt 



– Beißschneiden: zwei Schneiden werden aufeinander zu 

bewegt 

z.B.: Kombizange

• Anschaffung Kombizange: 

– Optimierungsproblematik 

• Finanziell 

• Ergonomisch 

• Zweck 

Abrutschschutz 

Harter Grundkörper fest 

mit Griffkernen verbunden 

Softzonen 

Perfekte Haptik, Arbeiten 

mit feuchten Händen mögl. 

Umweltschonendes 

Griffmaterial 


symmetr. 

Maul 

Exakte Schneiden 

Dünne Chromschicht 

Nahezu spielfreies Gelenk 

Günstiges 

Übersetzungsverhältnis 

Günstiger Griffabstand 

Bildquelle: 

Heimwerker Test, 

6/2004, Dezember 


• Trennen: 

Trennen ist Fertigen durch ändern der Form eines festen 

Körpers, wobei der Zusammenhalt örtlich aufgehoben, d.h. im 

ganzen vermindert wird. Dabei ist die Endform in der 

Ausgangsform enthalten. Auch wird das Zerlegen 

zusammengesetzter t Körper dazugerechnet (DIN 8580). 

– Zerteilen 

– Spanen 

– Abtragen 

– Zerlegen 

– Reinigen 

– Evakuieren 

Trennen als wirtschaftliches Fertigungsverfahren bei Einzelfertigung 

bzw. Kleinserien. 


• Spanende Bearbeitung 

– Gestaltung von Oberflächen: Oberfläche, Form 

– Relativbewegung Werkzeug – Werkstück 

– Ausbildung der Werkzeugschneide als Keil 

Prinzip: Stauchen des Werkstoffes bis die Kraft ausreicht, um eine 

Verschiebung in der Scherebene zu erreichen. 


• Spanende Bearbeitung 

Durch die Relativbewegung Werkzeug – Werkstück wird ein 

Span abgehoben; b danach muss durch eine weitere 

Relativbewegung erreicht werden, dass das Werkzeug während 

des nächsten Bewegungsvorgangs wiederum einen Span 

abtragen kann. 

h Spanungsdicke 

h 2 Spandicke 

v Schnittgeschwindigkeit 

Begriffe nach DIN 6580 und 6581


– Schnittbewegung bewirkt Spanabnahme („einmalig“) 

– Vorschubbewegung erlaubt die Schnittbewegung im bislang 

noch nicht bearbeiteten Material 

– Wirkbewegung ist Resultierende aus Schnitt- und 

Vorschubbewegung 

z.B. Bohren 


• Spanen mit Meißel 

– Meißel: gehärtete Schneide 

elastischer Schaft 

plastischer Kopf 

Dadurch wird die Übertragung der Kraft erreicht 

Der plastische Kopf lässt die Entstehung eines „Bartes“ zu; 

Abschleifen wegen Verletzungsgefahr. 

Flachmeißel, Bearbeitung 

von Flächen 


• Schneiden - Schaben 

– Die Unterscheidung ergibt sich aus dem Spanwinkel γ 

α 

β 

γ 

Freiwinkel 

Keilwinkel 

Spanwinkel 

α 

+ β 

+ 

γ = 

90° 


• Spanungsvorgang in drei Schritten 

– Stauchung 1 

– Rissbildung 

– Abscherung 

1 

2 

3 

Die Materialeigenschaft 

bedingt den Freiwinkel 

α 

β 

γ 

Freiwinkel 

Keilwinkel 

Spanwinkel 

d.h.: bei 

γ 〈 0 

γ 〉 0 

schaben 

schneiden 

Rissbildung 

3 

2 

Scherebene


Die Materialeigenschaft bedingt den Freiwinkel 

Elastisch, zäh 

Hart, spröde 

α β γ 

Stahl 

8° 

70° 

12° 

Guss 6° 

72° 

12° 

Messing 

7 

° 

80 

° 

3 

° 

Aluminium 10° 

50° 

30° 

Reibung 

Festigkeit 

Spanbildung 

• Spanarten 

– Fließspan 

– Scherspan 


Der Span fließt gerollt über die Spanfläche 

ab; der Span ist zusammenhängend, die 

untere Spanseite ist glatt, ergibt gute 

Oberfläche, großer Spanwinkel, große 

Schnittgeschwindigkeit, kleine Schnittkraft. 

Der Werkstoff wird in der Scherebene 

getrennt, größere Oberflächenrauigkeit als 

beim Fließspan. Die abgescherten Spanteile 

gleiten an der Spanfläche ab. 

– Reißspan 


Die Spanelemente reißen unregelmäßig ab, 

es ergibt sich eine raue Oberfläche. 

Die Verletzungsgefahr im Umgang mit Spänen ist groß. 

Schutzbrille tragen, Schutzhandschuhe tragen 

Bruch- bzw. Kurzspäne: kleine Teile, abführen per Flüssigkeit, 

Entstehung bei kleinem Spanwinkel γ, (γ kleiner Null), bei geringen 

Schnittgeschwindigkeiten, großem Vorschub 

• Sägen 


Sägeblatt: Viele Keile sind 

„in Reihe geschaltet.“ 

Späne 

Sägezahn, vgl. Sägezahnspannung in der Elektrotechnik, 

Informationstechnik 

Bei Metallsägen ist γ=0, , ansonsten erfolgt ein Festsetzen und Abbrechen der 

Zähne. 

Großes α (40°) als Platz für die entstehenden Späne 

Maschinensägeblätter besitzen einen Spanwinkel γ 〉0 , ansonsten Festsetzen 

und Abbrechen der Zähne. 

Gerader 

Zahn: 

Gebogener 

Zahn:


• Sägen 

Bei Sägeblättern werden unterschiedliche Werkstoffeigenschaften 

nicht durch unterschiedliche Keilwinkel, sondern durch 

unterschiedliche Teilung, d.h. durch unterschiedlichen Abstand 

benachbarter Zähne berücksichtigt. 


• Sägen 

Welchen technischen Sachverhalt können Sie erkennen ? 

hart 

kurz Schnittlänge lang 

Sägen – Reibung – Wärme – Ausdehnung - Festklemmen 

Lösung des Problems: Freischnitt 

Material 

Schränken: Wellen: Stauchen: 

weich 

• Sägen 


Sägen – Reibung – Wärme – Ausdehnung - Festklemmen 

Lösung des Problems: Freischnitt 

• Sägen • Sägen 

z.B. gewellte Säge 


Schränken: Wellen: Stauchen:

• Sägen, Maschinen 


– Stationäre Sägen 

• Bügelsäge g • Kreissäge 


– Stationäre Sägen 

• Bandsäge 


Rundstab gegen 

Verdrehen sichern 

Rundholz 

gegen 

Drehen 

sichern 

Bildquelle: 




– Mobile Sägen 

• Stichsäge 






• Pendelhubstichsäge 

Beim Ausfahren des 

Sägeblattes weicht dieses 

zurück; dadurch wird die 

Reibung verringert 

Sägeblatt dem Material anpassen






– Mobile Sägen, Beispiele 


Multifunktionssäge, Dekupiersäge 

Kapp- und Gehrungssäge 

Bilderquelle: Breuer, A.: 

Heimwerken mit Holz 

Bilderquelle: 




– Mobile Sägen, Beispiele 



• Feilen 

Hiebteilung ist genormt in DIN 7261, DIN 7264 

– Schneidend: Positiver Spanwinkel, gefräste Keilschneiden, 

weicher Werkstoff 

– Schabend: Negativer Spanwinkel, gehauene Keilschneiden, 

fester Werkstoff 

Sh Schneidend: 

d Shb Schabend: 

α + β + 

γ = 90° 

Elektrokettensäge, Benzinmotorkettensäge 

Bilderquelle: 


6/2004, Dezember

• Feilen, Feilenhieb 

– Einhiebig: gefräste Feilen 

– Zweihiebig: gehauene Feilen 




– Einhiebig: gefräste Feilen 

– Zweihiebig: gehauene Feilen 

Prinzip: einhiebige Feile mit 

Spanbrechernuten 

Blatt 

Bezeichnung 

Spiegel 

Angel 

Bezeichnung enthält 

Form, Feilenlänge in 

mm und Nummer 

des DIN Normblattes 

Heft 

Prinzip: i zweihiebige Feile, unterschiedliche h Winkel der 

Hiebe, d.h. versetzt hintereinander stehende Keile: 


– Einhiebig 

– Zweihiebig 


• Feilen, 

– Feilenherstellung 


• Zuschneiden der profilierten 

Stahlrohlinge 

• Schmieden der Angel (für das Heft) 

• Weichglühen zur Verbesserung der 

Materialstruktur 

• Richten des verzogenen Werkstücks 

• Schleifen des Rohlings auf exaktes 

Endmaß 

• Hauen der Hiebe 

• Härten 

• Qualitätskontrolle 

Bildquelle: 



Quelle: Heimwerker 

Test, 6/2004, 

Dezember

• Feilen, verschiedene Feilen 

– Flachstumpf 

– Halbrund 

– Dreikantig 

– Vierkantig 

– Rund 

– Flachspitz 



• Feilen 

Die Oberflächengüte ergibt sich aus den Eigenschaften der Feile 

4 … 15 Hiebe/cm Span größer als 0,5 mm 

15 … 80 Hiebe/cm Span: 0,2 … 0,5 mm 

Mehr als 80 Hiebe/cm 

Span kleiner als 0,2 mm 

Bildquelle: 




• Schaben 

Durch Schaben werden gefeilte Flächen verbessert. 

Schaber: Keilwinkel β = 90° 

Freiwinkel α = 30° … 40° 

d.h. es besteht ein negativer Spanwinkel γ = -α 

Flachschaber, Löffelschaber, Dreikantschaber 


• Bohren 

Bohren zeichnet sich aus durch eine 

– Rotierende Schneidbewegung 

– axiale Vorschubbewegung 

Als einfachste Form: zwei rotierende Schneiden 

Problem: Abtransport der Späne bei 

tieferen Bohrungen 

Lösung des Problems: Wendelbohrer 

(DIN 1414) mit wendelförmigen Nuten


• Bohren 

Wendelbohrer (DIN 1414) mit wendelförmigen Nuten 

• Bohren 


Feste Werkstoffe bedingen kleine Drallsteigungswinkel (DIN 1414) 

Schaft 

Durchmesser 

Steg 

Wendelnut 

Führungsfase 

Weich 

Hart 

Aluminium Drallsteigungswinkel 35° … 40° 

Stahl, Messing Drallsteigungswinkel 16° … 30° 

Bronze, Marmor Drallsteigungswinkel 10° … 13° 

Hauptschneide 

Haupt- 

Hauptschneide 

schnei- 

Querschneide 

de 

Drallsteigungs- 

Drallsteigungs- 

winkel 30° winkel 13° 

Spitzenwinkel ϕ 


• Bohren 

Der Drallsteigungswinkel γ bestimmt den Spanwinkel 

• Bohren 

Es gilt: 


harter Werkstoff - kleiner Spitzenwinkel 

weicher Werkstoff - großer Spitzenwinkel (ca. 80° … 140°) 

Der Hinterschleifwinkel α entspricht dem Freiwinkel 

Wegen schräg liegender Schnittebene definiert man: 

– wirksamer Spanwinkel 

– wirksamer Freiwinkel (Index w ) 

Feste Werkstoffe bedingen kleine Drallsteigungswinkel g (DIN 1414) 

Ein großer Hinterschleifwinkel erleichtert das Eindringen des Bohrers 

Problem: Wärmeentwicklung, Wärmestau, ausglühen der Schneiden, 

Ableitung der Wärme. 

Bei Werkstoffen mit geringer Wärmeleitfähigkeit wird die 

entstehende Wärme per Werkzeug abgeführt (längere 

Schneiden). 

Bei geringer Wärmeleitfähigkeit des Werkstoffs ergibt sich ein 

kleiner Spitzenwinkel. 

Spitzenwinkel


• Bohren 

Die Schneiden der Bohrer sind abhängig vom zu bohrenden 

Material (Metall, Holz, Stein) unterschiedlich ausgebildet. 

Sind die Bohrer richtig zugeordnet ? 

Metallbohrer 

Holzbohrer 

Steinbohrer 


• Bohren 

Die Schnittgeschwindigkeit ergibt sich zu: 

v = ⋅ 

r ⋅ 

π ⋅ 

n 

2 r: Bohrerradius 

n: Drehzahl (Einheit: 1/min) 

v: Schnittgeschwindigkeit (Einheit: m/min) 

Vorschub: Die Zerspanungsfestigkeit des Werkstoffs und die 

Warmstandfestigkeit des Bohrers bedingen die 

Vorschubgeschwindigkeit. 


• Bohren, z.B. Tischbohrmaschine 


• Bohren, z.B. Schlagbohrmaschinen 

Not-Aus-Schalter 

Bilderquelle: 



Bohrfutterschlüssel


• Senken 

Nachbearbeiten von Bohrungen 

Entgraten 

Erweiterung der Bohrung zur Aufnahme von 

Schraubenköpfen, z.B.: 


• Bohren 

– Gewindebohren, Außengewinde 

d: Nenndurchmesser 

d 1 : Kerndurchmesser 

a: Flankenwinkel 60° (metr. Gewinde) 

p: Gewindesteigung, Ganghöhe 

Senkkopf 

Zylinderkopf 

Maße in mm 

Metrisches Gewinde z.B. M4 

In England Whitworth-Gewinde („Zoll Zoll“) 

• Bohren 


In England Whitworth-Gewinde („Zoll“) 

1 Zoll = 1 Inch 

12 Inches = 1 Foot 

3 Feet =1Yard 

1760 Yards = 1 Mile 

Volumeneinheiten: 

1 Gallon (US) = 231 in³ = 3,785 dm³ 


• Bohren 

– Gewindebohrer für Innengewinde 

Grundlöcher Gewindebohrersatz 

Vorschneider 

Fertigschneider 

Mittelschneider 

Durchgangslöcher: 

Muttergewindebohrer 

Fertigschneider 

Mittelschneider 

Vorschneider


• Schneideisen für Außengewinde 

Halteschrauben 

Druckschraube 

Spreizschraube 


• Schleifen 

Willkürliche Anordnung der Schneiden, die durch die 

scharfen Kanten der Körner gebildet werden. 

(Korngröße 8 … 600 gibt an die Maschen pro 1“ Sieb) 

Schleifmittel z.B.: 

Korund (Nk) (Al 2 O 3 ) 

Edelkorund (Ek) (Al 2 O 3 ) 

Siliciumkarbid (SiC) …. etc. 

Bindemittel halten die Schleifkörner 

Bindemittel z.B.: 

Keramik (Ke) 

Schellack (Nh) 

Gummi (Gu) 

Kunstharz (Ba) 


• Schleifen 

Es gilt folgender Zusammenhang: 

Härte des Bindemittels: weich 

hart 

Werkstoff: hart …...……….. weich 

Bezeichnung: E ………………... Z 

Poren der Schleifscheibe: wenig viel 

Bezeichnung: 0 ……………….... 9 


• Schleifen 

Es gilt folgender Zusammenhang: 

Härte des Bindemittels: weich 

hart 

Werkstoff: hart …...……….. weich 

Bezeichnung: E ………………... Z 

Poren der Schleifscheibe: wenig viel 

Bezeichnung: 0 ……………….... 9 

Bezeichnung einer Schleifscheibe: 

999x99x99 AA 999 A 9 AA 

A Platz für Buchstaben 

9 Platz für Ziffer 

Bindung 

Dichte 

Härte 

Korngröße 

Kornmaterial 

Bohrung in mm 

Breite in mm 

Durchmesser in mm

• Schleifvorgang: 

Schnittbewegung 

Wirkbewegung 



g 

Wirkbewegung 




• Schleifen 

Schleifmaschinen, z.B.: 

Werkzeugschleifmaschine 

Bandschleifmaschine 

Handschleifmaschine 

Winkelschleifmaschine 

Schwingschleifer, hl if … etc. 

Trennschleifmaschine 

etc. … 


• Schleifen 

Schleifgeräte, z.B.: 

Winkelschleifer unterschiedlicher Leistung 

• Schleifen 

Schleifgeräte, z.B.: 

Dreieckschleifer 


Bandschleifgerät 

Bilderquelle: 



Bildquelle: 


6/2004, Dezember



• Anschleifen von Bohrern 

– Mit Werkzeugschleifmaschine 

– Per Hand 

ϕ 

ϕ 

Der Spitzenwinkel ist symmetrisch zur 

Achse; es erfolgt ein gleichmäßiges 

Aufteilen der Spanarbeit auf beide 

Schneiden. 

Beide Hauptschneiden gleichlang, 

wegen des Durchmessers der 

Bohrung 

• Fräsen, Prinzip 



Wirkbewegung 

g 

Freiwinkel muss dem Werkstoff angepasst sein 

Festhaken ……….. Ausglühen 

Der Winkel der Querschneide mit 

den Hauptschneiden wird bedingt 

durch den Freiwinkel α 

z.B. α=8° ergibt Winkel der 

Querschneide: 55° 

Geschwindigkeitsparallelogramm: 


Wirkbewegung 


• Fräsen 


– Gegenlauffräsen 

• Fräsen 


Nut Fräsen 

– Gleichlauffräsen 

Hohlkehle Fräsen 

– Stirnfräsen 

Profil Fräsen 

Bilderquelle: Jackson,A.; Day, D.: 

Handbuch der Holzbearbeitung, 

Ravensburger

• Drehmaschine, Prinzip 



Spindelstock 


Reitstockpinole 

Drehmeißelhalter 

Längsschlitten 

Vorschub Reitstock 

des Längs- 

schlittens 

Vorschub der 

Reitstockpinole 

Bildquelle: 



Querschlitten 

Vorschub des Querschlittens 

Feststellhebel 

Schlitten der Drehmaschine 

Abschalthebel für 

Leitspindelvorschub 

i Einschaltknopf für 

Leitspindelvorschub 

Leitspindel 

Kurbel für 

Leitspindel 



Drehbewegung 

Mögliche Bewegungsrichtungen 

g g 

bei der Bearbeitung 

Einstellmöglichkeiten 

vor der Bearbeitung 


• Drechselmaschine, Drechseln, Holzbearbeitung 

Bildquelle: 



Bilderquelle: 


6/2004, Dezember

• Drechselmaschine, 

Drechseln, Holzbearbeitung 

Weihnachtsmarkt 

Landau 2004 



• Verbindungen 

– Kraftschlüssig 

Auf Grund von Reibung, z.B.: 

Schraubverbindungen 

Schrumpfverbindungen 

Die Verbindung wird durch Reibungskräfte sichergestellt. 

– Formschlüssig 

z.B. Stiftverbindungen 

Die zu übertragenden Kräfte wirken auf die Form des 

Verbindungselements, ein Abscheren unterbleibt, solange sie geringer 

als die Scherkraft sind. 

– Stoffschlüssig 

z.B. 

Schweißen 

Löten 

Kleben 

Adhäsions- und Kohäsionskräfte Verhindern ein Lösen der Verbindung 


• Schraubverbindung 

– Schraubenbolzen 

– Unterlegscheiben 

– Schraubensicherungen 

– Muttern 

• Gewinde 

Schraubenlinie entspricht einer schiefen Ebene 

Mutter entspricht der Masse auf einer schiefen Ebene 

α 

F a 

F 

d . π 

F n 

p 

F a : Abtriebskraft 

F n : Normalkraft 

α: Steigungswinkel 

Je kleiner der Winkel α, desto kleiner die Kraft, um die Masse hochzuschieben. 

h hi Reibung = Haftreibung + Gleitreibung 

Feingewinde: Geringere Steigung, aber mehr Umdrehungen 

Abhilfe: mehrgängiges Gewinde 

• Schraubenverbindung 


Durch die Verschraubung wird eine Anpresskraft 

erzeugt; diese bewirkt im Werkstoff eine 

Vorspannung; dadurch entsteht Reibung zwischen 

Werkstück und Schraubenkopf bzw. Mutter. Diese 

Reibung verhindert ein Lösen der Schraubenverbindung. 

Durch Erschütterungen kann diese Reibung vorübergehend wegfallen, 

was bedeutet, dass sich die Schraubenverbindung lösen kann. 

Abhilfe wird durch kraft- oder durch formschlüssige Sicherungen erreicht. 

Bei kraftschlüssiger Sicherung wird die Vorspannung durch ein zusätzliches 

Element aufgebracht, auch bei Erschütterungen oder wenn die Vorspannung auf 

Grund plastischer Verformung des Werkstücks verloren geht. 

Solche „zusätzlichen“ Elemente können sein: 

- Federring 

- Zahnscheibe 

- Fächerscheibe 

- Dehnschaft bei Dehnschrauben 

- Elastische Schraubenköpfe


– Sicherungselemente: 




– Holzschrauben werden in Holz verschraubt 

1. Senkholzschraube 

2. Halbrundkopf-Holzschraube 

Federring Fächerscheiben Zahnscheiben 

innengezahnt, außengezahnt außengezahnt innengezahnt 

– Bei Gegenmuttersicherung erhöhte 

Reibung durch gegenseitiges 

Verspannen der Muttern 

– Formschlüssige Sicherungen 

sichern durch ihre Form, z.B. Splint 

und Kronenmutter 

Kräfte im 

Bolzen 

Kräfte der 

Muttern 

3. Linsenkopf-Holzschraube 

4. Sechskant-Holzschraube 

h 5. Montageschraube (insb. f. 

Spanplatten) 

p 6. Montageschraube mit Schaft 

7. Zierkopfschraube 

Bildquelle: Hagebau, 

Arbeitstip Nr. 20 


– Schraubendreher 

1. Schlitzschraubendreher 

2. Schraubendreher mit 

Schraubenhalter 

3. Kreuzschlitzschraubendreher 

4. Kurze Schraubendreher 

5. Schrauberbit-Magazin 




– Gewindeschrauben (metrisches Gewinde) 

13. Schlossschraube (Vierkant unter 

dem Kopf verhindert Mitdrehen) 

14. Maschinenschraube 

15. Zylinderkopf-Gewindeschraube 

16. Halbrundkopf-Gewindeschraube 

17. Senkkopf-Gewindeschraube 

6. Bohrmaschine mit 

einstellbarer Drehzahl 




Arbeitstip Nr. 20


– Muttern und Scheiben 


• Warmnietverbindungen 


Schellhammer 

18. Sechskantmutter 

19. Hutmutter 

20. Flügelmutter 

21. Unterlegscheibe 

22. Federring 

23. Fächerscheibe 



Nieten im Stahlhochbau 

Schließkopf 

Schaft 

Setzkopf 

Gegenhalter 

Niet- 

länge 

Klemmlänge 

Alternative zum Nieten: Schweißen 

Nietvorgang bei Hellrotglut, ca. 1000°C, anschließendes Abkühlen, dadurch wird 

Kraft auf die Bleche ausgeübt, so dass eine Bewegung zueinander nicht mehr 

möglich ist. 

Die Nietverbindung wird auf Abscherung ausgelegt, bei steifen Blechen reicht 

die Reibungskraft nicht aus. 


• Kaltnietverbindungen 

Bei kleineren Vorrichtungen, wenn Schweißen von der Geometrie 

her oder wegen der entstehenden Wärme nicht durchführbar. 

Kräfte, die der Niet erzeugt sind gering, d.h. der Niet muss die 

Betriebskräfte durch seine Form aufnehmen. 


• Stiftverbindungen 

Sie werden auf Abscherung beansprucht und müssen die 

Scherkräfte aufnehmen. Einsatz z.B. um die Lage von Geräteteilen 

zueinander zu fixieren. 

– Kegelstifte 

F 

F 

Auch die Bohrungen der 

Werkstücke werden 

beansprucht, es sind nur 

Beanspruchungen im 

elastischen Bereich erlaubt. 

Kegel 1:50 

Kegelkuppe 

Linsenkuppe 

Ebene Stirnfläche 

– Zylinderstifte Die Toleranzen der Stifte 

und dBohrungen sind zu 

berücksichtigen

– Spannstifte 

Spannhülse Spiralstift 

– Kerbstifte 

Passkerbstift 


Nachteil: höhere Herstellungskosten 

der Stifte 

Vorteil: günstigere Fertigung der 

Bohrungen 

Kerbstifte verformen sich im 

bestimmungsgemäßen Gebrauch 

elastisch und erlauben einen sicheren 

Sitz bei Bewegungen 


• Lötverbindungen 

Prinzip: Reine Oberflächen, an den Lötstellen Erwärmen des 

Lots bis zur Verflüssigung (ggf. Verwendung von Flussmittel), 

Benetzung der Oberfläche und Eindringen des Lots in 

Korngrenzspalten, dort Adhäsion 

Werkstück 

k 

Lot 

Werkstück 

Weichlöten: T < 450°C “keine Kraftübertragung” 

Hartlöten: T > 450°C “Kraftübertragung” 


Kolbenlöten 

Lötkolben ohne Temperaturregelung: 

Weitere Lötverfahren: 

Flammlöten 

Tauchlöten: Tauchbad 

etc. … 


Lötspitze 

Griff 

Flussmittel haben die Aufgabe Oxide aufzulösen 

Lot: Weichlot: Lötzinn (Blei, Zinn, 

wenige % Antimon) 

für Kupfer, Messing, Stahl 

Hartlot: t Messinglot Kupfer, Stahl 

Silberlot 

Stahl, Kupfer, Cu-Legierungen


• Klebeverbindungen 

Sie gewinnen zunehmend an Bedeutung 

Problem: Zeit zum Aushärten 

Kleben durch Adhäsion 

Adhäsionskräfte sind größer als Kohäsionskräfte 

– Kleber liegt bereits als makromolekularer Stoff vor 

– Makromoleküle entstehen beim Vernetzungsvorgang 

• Polykondensation: Aus kleinen Molekülen entstehen 

Makromoleküle; Abscheiden von z.B. Wasser 

• Polymerisation: Aus kleinen gleichartigen Molekülen entstehen 

Makromoleküle; Abscheiden von Lösungsmitteln 

• Polyaddition: Aus kleinen verschiedenen Molekülen entstehen 

Makromoleküle 


• Schweißverbindungen 

– Schmelzschweißen 

– Pressschweißen 

– Trennen 

Schmelzschweißen: 

Die Werkstoffe werden in der Schweißzone miteinander 

verschmolzen. 

Saubere Verbindungsflächen sind notwendig, d.h. Entfernen von 

Oxidschichten. 

• Schweißpulver 

• Umhüllte Elektroden 

• Reduzierendes Schutzgas 

Schweißdraht ht bzw. Elektrode muss gleichen kristallinen Aufbau, 

gleichen Schmelzpunkt besitzen wie der zu schweißende 

Werkstoff, d.h. nur gleiche Werkstoffe können geschweißt 

werden. 

• Gasschmelzschweißen 

Azetylen, Sauerstoff 

Flaschenfarben: 

Azetylen gelb 

Sauerstoff blau 

Wasserstoff rot 



• Gasschmelzschweißen 

Zündvorgang: 

zuerst Sauerstoff öffnen, 

dann Azetylen öffnen, 

dann entzünden. 

Schweißflamme per Azetylenzufuhr einstellen: neutrale Flamme 

Schweißzone 

Schweißbrenner 

Azetylen 

Sauerstoff 

Abstand Werkstück – 

Flammenkegel ca. 2 … 5 mm 

Azetylen 

Flammenkegel 

Flammkern 

Zuviel Azetylen: Aufkohlung 

Zuviel Azetylen: Aufkohlung 

Zuviel Sauerstoff: Verbrennen von Kohlenstoff


• Lichtbogenschweißen 

Energie wird per Lichtbogen erzeugt 

Schweißtransformator liefert Schweißspannung ca. 70 V 

Zünden: Auftupfen der Elektrode auf Werkstoff 

Umhüllte Elektrode: Umhüllung gibt beim Schweißen Gas frei, 

das Oxidbildung verhindert; gibt zusätzlich auch Elektronen frei, 

die Verhindern, dass der Lichtbogen beim Stromnulldurchgang 

erlischt. 

u,i 


• Punktschweißen 

Elektroden pressen Werkstoff zusammen, 

fließender Strom verschweißt 

I 

t 

Stromnulldurchgang 

Weitere Schweißverfahren sind z. B. Schutzgasschweißen, 

Widerstandsstumpfschweißen 

d t iß 

• Thermisches Trennen 

Prinzip Schneidbrenner 


• Kunststoffe 


Sa auerstoff 

Bewegungsrichtung 

Für die Herstellung von Kunststoffen t werden die 

selben Rohstoffe eingesetzt, die in der 

Energietechnik als fossile Energieträger benötigt 

werden. 

Rohstoffe: Erdöl, Kohle, Erdgas 

Verbrennen des 

Werkstoffs und 

Ausblasen 

Vorwärmen des 

Werkstoffs



Rohstoff: Erdöl, Kohle, Erdgas 

– Organische Werkstoffe 

– Makromoleküle 

– Umwandlung von Naturprodukten 

Synthese von Primärstoffen aus Erdöl, Erdgas, Kohle 

Bildquelle gem. Arbeitskreis 

Shlif Schulinformation Energie) i) 



Unterscheidung erfolgt nach strukturellem Aufbau bzw. 

nach Verhalten bei Wärmeeinfluss 

– Thermoplaste 

werden beim Erwärmen plastisch 

– Duroplaste 

temperaturbeständig, nicht plastisch nachformbar, hart, spröde 

– Elastomere 

quellbar, gummielastisch 

– Silikone 

enthalten u.a. auch Silicium, Zwischenstellung zwischen 

organischen und anorganischen Verbindungen, 

wasserabstoßend, wärmebeständig, elektrisch isolierend 

• Silikonharz 

• Silikonkautschuk 

• Silikonöl 

• Silikonfett 


Struktur der Kunststoffe 

– Thermoplaste 





– Thermoplaste, thermoplastische Parkscheibe 

kettenförmig linear strauchähnlich verzweigt 

– Duroplaste 

– Elastomere 

räumlich eng verknüpft 

räumlich weitmaschig 

verknüpft (vernetzt)



– Thermoplaste, Bilderhalter 




Struktur der Kunststoffe, Thermoplaste, Bilderhalter, 



Unterscheidung nach Herstellungsverfahren 

– Polykondensation 

Moleküle werden zu einem neuen Molekül verbunden, unter 

Abspaltung eines weiteren Moleküls( z.B. Wasser, Salzsäure) 

– Polymerisation 

Grundmoleküle mit Doppelbindung, Aufspalten der 

Doppelbindung, Verbindung mit Nachbarmolekülen, 

Katalysator notwendig 

– Polyaddition 

zwei verschieden Molekülarten, Freiwerden und Wandern von 

Wasserstoffatomen 

Produkte: Polykondensate, Polymerisate, Polyaddukte 


• Kunststoffe, Kunststoffverarbeitung 

Urformen 

– Pressen 

– Tiefziehen 

– Spritzgießen 

– Kalandrieren bei Folien 

– Extrudieren bei Profilen, Rohren 

– Extrusionsblasen bei Hohlkörpern 

– Gießen 

Umformen 

– Biegen 

– Prägen 

– etc. … 

Fügen 

– Schweißen 

– Kleben 

– etc. … 

Kühlung, Heizung Antrieb 

Form, Profil



– Weichmacher 

• Zwischenmolekular, verändern Molekül nicht, machen 

geschmeidig, z.B. PVC 

• Innere, sind in das Molekül eingelagert 

– Zuschlagstoffe 

• z.B. Holzmehl, Ruß, Kreide,… „Füllstoffe“ zur Verbesserung 

thermischer bzw. mechanischer Eigenschaften 

– Verstärkungsstoffe 

• Verbesserung mechanischer Eigenschaften, z.B. Glasfasern, 

Gewebe, etc. … 


• Kunststoffe, Beispiele 

PVC, Polyvinylchlorid, Handelsname z.B. Mipolam 

− 

H 

C 

H 

− 

H 

C 

Cl 

− 

H 

C 

H 

− 

H 

PE, Polyethylen, Handelsname z.B. Hostalen 

− 

H 

C 

− 

H 

C 

− 

H 

C 

− 

H 

C 

C 

Cl 

− 

− 

Salzsäure beim 

Verbrennen 

H 

H 

H 

H 

• Kunststoffe, Beispiele 


Polymethylmethacrylat, Acrylglas, Handelsname z.B. Plexiglas 

− 

H 

C 

H 

H 

H 

− 

− 

H 

C 

C 

O 

− 

− 

C = 

C 

H 

− 

H 

O 

H 

Einsatz im Unterricht: 

Herstellen von z.B.: 

- Buchstützen 

- Bleistifthalter 

- Bilderhalter 

- etc. … 

Bearbeitungsverfahren z.B.: 

- Biegen 

- Kleben 

- Sägen 

- Bohren 

- etc. … 

• Holz Spätholz 

Kambiumring 

Bastzone 

Borke 

Rinde 


Frühholz 

Markstrahlen 

Markröhre 

Harzgänge 

Jahrringgrenze 

Kernholzzone 

Splintholzzone

• Holz 


• Holz 


Markstrahlen 

Kambium 

Jahresring Bastzone Borke 

Splintholzzone 

Kernholzzone 

Markröhre 

Kernholzzone eines Industrieparketts 

Rinde 


• Holz, Querschnitt durch einen Stamm 

– Markröhre: innerer Kern des Stammes 

– Kernholzzone: ausgereiftes Holz, Stütze des Baumes 

– Splintholzzone: junges Holz, Nährstoffspeicher, Weiterleitung 

– Kambium: erzeugt nach innen Splintholz und nach außen Bast 

und Rinde 

– Bast: leitet Nährstoffe 

– Borke: schützt, abgestorbene äußere Schicht 

– Markstrahlen: horizontale Nährsttoffleitung 


• Holz 

Hygroskopischer Werkstoff 

Quellungs- und Schwindverhalten 

5 % radial 

0,3 % axial 

Schwundformen beim 

Schnittholz z.B.: 

10 % tangential

• Holzprodukte 

– Massivholz 

– Holzwerkstoffplatten 

• Sperrholz 

• Stab- und Stäbchenplatten 


• Spanplatten 

p 

– Einschichtspanplatten 

– Grobspanplatten 

– etc. … 

• Holzfaserplatten 

– Hartfaserplatten 

– Mittelharte Holzfaserplatten 

– Mitteldichte Holzfaserplatten (MDF) 

– Furnier 

• Holzprodukte, z.B.: 

Spanplatten 


Furnierplatten 

Grobspanplatte, 

OSB Platte, höhere 

Belastbarkeit als 

Spanplatte 


• Holz 

– Sperrholz: Kreuzweise aufeinander geleimte Holzlagen, die 

Längenschwindung ist daher senkrecht zur 

Breitenschwindung, d.h. „Arbeiten des Holzes ist gesperrt“ 

Stuhllehne eines Designerstuhls 


• Holz 

– Furnierplatte: kreuzweise aufeinander geleimte Furniere 

(dünne Holzblätter) 

– Tischlerplatte: Furnier-Mittellage-Furnier 

Furnier 

Furnier 

Mittellage 

Mittellage 

Stäbe 

Streifen 

Stäbchen 

Lamellen


• Holz 

Furnier: dünne Holzplatte, Holzschicht 

In den Anfängen: Furniersägen 

• Holz 

Furnier: 

Exzentrisches Schälen 


Später: Furnierschälen 

Halbrundschälen 

Für konstruktive und dekorative 

Furniere 

Hinterschneiden 



b Ravensburger 



Ravensburger 

• Holz 

Furnier: 

Furniermessern 


• Holz 

Furnier: 

Einen Höhepunkt erlebte die 

Furniertechnik im Art Deco 

Hier: Kommode, Gallé 

Museum für angewandte Kunst, 

Köln 


Radial Messern 

Viertelblock Messern 



Ravensburger

• Holz, Breitenverbindungen 




Überfälzte Fugen 

Gespundete Fuge, 

Nut und Federverbindung 

Gespundete Fuge 

Nut Feder 

Feder Nut 

Gefederte Fugen 

Nut Feder 



Ravensburger 



• Holz, Eckverbindungen 

– Dübelverbindung 


Gefederte Fuge 

Stumpfe Fuge 

Dübel 

Standarddübel 

Feder 

Riffeldübel 

Messingdübel 



Ravensburger 




Ravensburger



• Dübel 

• Dübel 

Standarddübel 

Für: Beton 

Naturstein 

Vlli Vollziegell 

Kalksand-Vollziegel 

Bims-Vollstein 

Gasbeton 

Vollgips 

Nageldübel 

Für: Beton 

Naturstein 

Vollziegel 



Vollgips 

Hohlblock 

Universaldübel 

Für: Beton 

Hochlochziegel 

Naturstein 

Kalksand-Lochstein 

Vollziegel 

Hohlblock 

Kalksand-Vollziegel Faserzementplatte 

Bims-Vollstein Gipskartonplatte 

Gasbeton 

Vollgips 

Gasbetondübel 

Für: 

Gasbeton 

Rahmendübel 

Für: Beton 

Naturstein 

Vollziegel 



Vlli Vollgips 

Sanitär- 

befestigung 

Für: Beton 

Hohlblock 

Naturstein 

Vollziegel 



Vollgips 

Quelle: Hagebau, Arbeitstipp Nr. 18 




• Dübel 

• Dübel 

SX-Dübel 

Für: Beton 

Naturstein 




Gasbeton 

Vollgips 


Hohlblock 

Klappdübel 

Für: Beton 

Naturstein 




Gasbeton 

Vollgips 


Hohlblock 

Universaldübel 

Für: Beton 

Naturstein 



Vollziegel 

Hohlblock 



Gasbeton 

Spanplatte 

Vollgips 

Metall- 

Hohlraumübel 

Für: Beton 

Naturstein 



Vollziegel 

Hohlblock 



Gasbeton 

Spanplatte 

Vollgips 

Plattendübel 

Für: 

Faserzementplatte 

Gipskartonplatte 

Spanplatte 

Metallprofile 

Messingdübel 

Für: 

Faserzementplatte 

Gipskartonplatte 


Quelle: Hagebau, Arbeitstipp Nr. 18

• Dübel 


• Dübel 

Bohren 


Demonstrationsplatte 

Drehbohren 

Schlagbohren 

Hammerbohren 

Messingdübel 

Bohrloch 

ausblasen, 

aussaugen 


• Dübel 

Gipskarton- 

dübel 


Für: Gipskartonplatte 


• Nägel 

– z.B. Drahtstift mit Senkkopf 

Drahtstift gestaucht 

Die Länge einer Schraube a ergibt sich aus 

der Länge des Dübels c plus der Länge des 

Montage-Gegenstands b plus dem 

Durchmesser der Schraube d. 

Schraubnagel 

mit Senkkopf 

Stahlnagel 

Stahlhaken 


Quelle: Hagebau, Arbeitstipp Nr. 18



• Nägel 

– z.B. 

• Dachpappenstift 

pp 

• Leistenstift 

• Bildernagel 

• Farbnagel 

• Polsternagel 

• etc. … 

• Nägel 

Holzteil überstehen lassen, dann festnageln 

und danach absägen. 

Üblicherweise bestehen Nägel aus ungehärtetem Stahl. Für 

Befestigungen im Mauerwerk (Bilderrahmen) sind Nägel aus 

gehärtetem Stahl nötig. Stahlnägel, die im Freien bei 

Feuchtigkeit eingesetzt werden, müssen verzinkt sein, da sie 

ansonsten rosten. Für besondere Anwendungen wird auch 

Messing, Edelstahl oder Kupfer verwendet. 

Mit Holzklotz und Schraubzwinge zunächst 

eine Montagehilfe schaffen, um ein 

Verrutschen zu vermeiden; danach 

festnageln. 

Quelle: Hagebau, Arbeitstip Nr. 19 



• Nägel 

Pappstreifen dient als Nagelhilfe. 

• Nägel 

Holz kann gesprengt werden, besser 

vorbohren, Nägel nicht in einer Linie 

einschlagen. 

Durch Unterlegen eines 

Brettchens oder eines Stücks 

Pappe ist eine 

Oberflächenbeschädigung beim 

Entfernen eines Nagels zu 

Vermeiden. 

Etwa 2/3 des Nagels sollen im haltenden 

Holz sitzen. 

Bei einer Eckverbindung zunächst die Teile 

justieren (Heftnagelung, Klebeband, 

Schraubzwinge etc.), dann die Nägel schräg 

einschlagen. 

Quelle: Hagebau, Arbeitstip Nr. 19 

Quelle: Hagebau, Arbeitstip Nr. 19


– Nageln 

– Nut und Feder 



– Zinkenverbindung 


Nut 

Zinkenstück Schwalbenschwanzstück 

Feder 



Ravensburger 


– Halbverdeckte Zinkung 

– Fingerzinken 

– etc. … 



• Holz, 

Zweidimensionale Eckverbindungen 

– Überblattung 

– Zapfen und Schlitz 

– etc. … 



Ravensburger 



Ravensburger


• Holz, Oberflächenbehandlung 

– Bleichen: Bleichmittel entfärben das Holz 

– Beizen: Optik des Holzes verbessern, Edelholzoptik 

• Wasserbeizen 

• Spiritusbeizen 

• Terpentinölbeizen 

i 

– Räuchern: Ammoniakdämpfe verfärben die Holzoberfläche 

(„Räucherkammer“) 

– Schellack, wird aus dem Sekret einiger Lackschildläuse 

(Birma, Indien) gewonnen (früher: Material für Schallplatten), 

klare, ästhetische , aber empfindliche Möbeloberfläche 

– Lacke, Lackschicht, spritzen, 

• Aushärtende Lacke 

• Trocknende Lacke 


• Holz, Oberflächenbehandlung 

– Lacke auftragen 

• Mit dem Pinsel 

• Spritzen 

• Sprühen 

– Farben, Farbstoffe 

• Natürliche Farbstoffe 

• Synthetische Farbstoffe 

– Öle, Maserung, wärmerer Ton der Oberfläche 

• Giftige Bestandteile 

• Ungiftige Bestandteile 

– Wachse, auftragen, polieren 

• Holz, Klebstoffe 


– Leime, in erster Linie natürliche Klebstoffe 

• Ausgangsstoffe g Häute, Knochen (Glutinleime) 

• Ausgangsstoff Milcheiweiß (Kaseinleime) 

• Pflanzliche Ausgangsstoffe (Kleister) 

– synth. Klebstoffe 

• Haftkleber 

• Kontaktkleber 

• Reaktionskleber (Zweikomponentenklebstoffe) 

• etc. … 



– Holzschrauben werden in Holz verschraubt 

1. Senkholzschraube 

2. Halbrundkopf-Holzschraube 

3. Linsenkopf-Holzschraube 

4. Sechskant-Holzschraube 

h 5. Montageschraube (insb. f. 

Spanplatten) 

p 6. Montageschraube mit Schaft 

7. Zierkopfschraube 


Arbeitstip Nr. 20




– Schraubendreher 


– Gewindeschrauben (metrisches Gewinde) 

1. Schlitzschraubendreher 

2. Schraubendreher mit 

Schraubenhalter 

3. Kreuzschlitzschraubendreher 

13. Schlossschraube (Vierkant unter 

dem Kopf verhindert Mitdrehen) 

14. Maschinenschraube 

15. Zylinderkopf-Gewindeschraube 

4. Kurze Schraubendreher 

5. Schrauberbit-Magazin 

16. Halbrundkopf-Gewindeschraube 

17. Senkkopf-Gewindeschraube 

6. Bohrmaschine mit 

einstellbarer Drehzahl 



18. Innensechskant- 

Gewindescharube 






– Schrauben, Beitrag, DIE ZEIT, 31. März 2005 


– Schrauben, Beitrag, DIE ZEIT, 31. März 2005 




Arbeitstip Nr. 20



– Schrauben, Beitrag, 

DIE ZEIT, 31. März 

2005 



– Innensechskant- 

Gewindeschraube 







– Innensechskant- 

Gewindeschraube 


• Fertigung, mechanische Bearbeitung von Radträgern 

gem. VDI nachrichten, 27. August 2004, S. 24 

Vom Modul zum System 

Anbindung an Achsendämpfer, 

Querlenker und Spurstange. Fräsen, 

bohren und Gewinde formen 

Anbindung an Federlenker. Fräsen, 

bohren und Gewinde formen 

Anbindung an Längslenker. Fräsen, bohren 

und Gewinde auf Fahrzeugteile formen 

Zapfen fertig bearbeiten. Fräsen, bohren und 

Gewinde auf Zapfenseite formen 

Zapfen induktiv härten 

Zapfen bearbeiten 


Arbeitstip Nr. 20

• Fertigung 


Behandlung von Fertigungsverfahren im Unterricht in: Upmeier, G.: 

Einzel- oder Serienfertigung ? Eine vergleichende Unterrichtsreihe, 

tu 106, 4. Quartal 2002, S.15-21 (Fertigung einer Briefwaage) 

– Einzelfertigung, Herstellung eines einzelnen Objekts durch 

eine oder mehrere Personen 

– Mehrfachfertigung, Herstellung eines mehrerer oder vieler 

Objekte durch eine oder mehrere Personen 

• Kleinserienfertigung 

• Großserienfertigung 

• Massenfertigung 

– Arbeitsteilige Fertigung, Zuordnung von Teilaufgaben im 

Rahmen der Fertigung, unterstützt durch Maschinen und 

Energie 


• Fertigung 

Definitionen gem.: Upmeier, G.: Einzel- oder Serienfertigung ? Eine vergleichende 

Unterrichtsreihe, tu 106, 4. Quartal 2002, S.15-21 Einzelfertigung, Herstellung 

eines einzelnen Objekts durch eine oder mehrere Personen 

– Fertigungsarten, Einteilung nach Mengen, Arbeitsteilung, Mengenteilung 

• Einzelfertigung, g Anfertigung g von Einzelstücken 

• Mehrfachfertigung, mehr als ein Objekt wird hergestellt 

• Serienfertigung, größere, aber nicht unbegrenzte Stückzahl 

• Massenfertigung, unbegrenzte Stückzahl 

– Flussprinzip, Anordnung der Arbeitsstationen gemäß Arbeitsabfolge 

– Fließfertigung, g, Arbeitsschritte in gleichmäßigem g Arbeitstakt 

– Fließbandfertigung, Bauteile werden in festem Arbeitstakt transportiert 

– Reihenfertigung, räuml. Anordnung der Arbeitsstationen, möglichst kurze 

Transportwege 

– Vorrichtungen, Hilfsmittel bei Serienfertigung zur Wiederholung von 

Arbeitsschritten 

– Puffer, Speicher bei unterschiedlich langen Arbeitsschritten 

– Automatisierung, prozessrechnergesteuerte Fertigung 


• Fertigung 

– Fließbandfertigung (Henry Ford 1913/14), Fortschritte in der 

Energietechnik (Dampfmaschine, Verbrennungsmotoren, 

Elektromotoren) 

– Steuerungstechnik 

– Prozessautomatisierung 

– Just in time Fertigung 

• Planung der Mehrfachfertigung 

– Festlegung der Fertigungsschritte 

– Aufteilung der Werkstatt, des Raumes 

– Einrichtung der Fertigungsstationen 

– Festlegung der „Schnittstellen“ 

– Zuordnung der Personen 

– Zeiterfassung der einzelnen Fertigungsschritte 

– Zeiterfassung der Produktion eines Objekts 

– Qualitätskontrolle 


• Fertigungsaufgabe: 

Vergleich Einzelfertigung-Serienfertigung, Blatt DIN A 4

• Fertigungsaufgabe: 


Vergleich Einzelfertigung-Serienfertigung, Blatt DIN A 4 

Knicken 

Trennen 


• Fertigungsaufgabe, Station 1, Blatt knicken und teilen 


• Fertigungsaufgabe, Station 2, Leitwerk reißen 

Reißen 

Knicken 

Knicken


• Fertigungsaufgabe, Station 3, Grundfaltung 


• Fertigungsaufgabe, Station 4, Spitze falten 


• Fertigungsaufgabe, Station 5, rechte Spitze falten a 


• Fertigungsaufgabe, Station 5, rechte Spitze falten b


• Fertigungsaufgabe, Station 6, falten der linken Spitze 

• Fertigungsaufgabe 



• Fertigungsaufgabe, Station 7, Leitwerk einfügen, Mittelknick 


• Fertigungsaufgabe, Station 7, Spitzenknick


• Fertigungsaufgabe, Station 8, Endfaltung 



Anpassung 

Zeitdauer 15s 15s 15s 30s des Takts 15s 15s 15s 

Zeit 

15s 

Blatt 

knicken 

und 

teilen 

Zeit 

Leitwerk 

reißen 

15 s 30s 45s 75s 90s 105s 120s 

Spitze 

falten 

30s 

Leitwerk 1 falten 

Re./ links 

Faltung 

30s 


Leitwerk 1 

einfügen 

Mittelknick 

Grundfaltung 

Endfaltung 

Endkontrolle 

Flug 

15 s 30s 45s 75s 90s 105s 120s 

Leitwerk 

reißen 

Spitze 

falten 

Re./ links 

Faltung 

Leitwerk 2 

einfügen 

Mittelknick 

Grundfaltung 

Endfaltung 

Endkontrolle 

Flug 

Station 1 2 3 4 5 6 7 8 9 





Zeitdauer 15s 15s 15s 15s 15s 15s 15s 15s 

Zeitdauer 15s 15s 15s 15s 15s 15s 15s 15s 

Zeit 

15s 

Blatt 

knicken 

und 

teilen 

Leitwerk 

reißen 

15 s 30s 45s 60s 75s 90s 105s 120s 

Spitze 

falten 

30s 


Rechts 

falten 

Links 

falten 

30s 


Leitwerk 1 

einfügen 

Mittelknick 

Personelle 

Abhängigkeit 

Grundfaltung 

Endfaltung 

Endkontrolle 

Flug 

Zeit 

15s 

Blatt 

knicken 

und 

teilen 

Leitwerk 

reißen 

15 s 30s 45s 60s 75s 90s 105s 120s 

Spitze 

falten 

Rechts 

falten 

50s 


50s 


Links 

falten 

Leitwerk 1 

einfügen 

Mittelknick 

Entkoppelung bei zu 

langer Vorgangsdauer 

Grundfaltung 

Endfaltung 

Endkontrolle 

Flug 

Zeit 

15 s 30s 45s 60s 75s 90s 105s 120s 

Zeit 

15 s 30s 45s 60s 75s 90s 105s 120s 

Leitwerk 

reißen 

Spitze 

falten 

Rechts 

falten 

Links 

falten 

Leitwerk 2 

einfügen 

Mittelknick 

Grundfaltung 

Endfaltung 

Endkontrolle 

Flug 

Leitwerk 

reißen 

Spitze 

falten 

Rechts 

falten 

Links 

falten 

Leitwerk 2 

einfügen 

Mittelknick 

Grundfaltung 

Endfaltung 

Endkontrolle 

Flug 

Station 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

Station 1 2 3 4 5 6 7 8 9


Zeitbilanz 


Serienfertigung: 

Blatt knicken und teilen 

Fertigung einer Produktionslinie 

Übergabe des Werkstücks, je 5 s, bei 8 Übergaben: 

Endkontrolle 

Flug 

sonstiges 

Gesamtzeit 

Einzelfertigung: 

15 s 

120 s 

40 s 

15 s 

15 s 

5 s 

210 s = 3 ½ min 

225 s = 3,75 min 


– Fertigungsleistung 

Anzahl bei 

Einzelfertigung 

nach 3,75 min 10 


nach 11,25 min 30 

nach 15 min 40 

Anzahl 

40 

30 

20 

10 


Anzahl bei 

Mehrfachfertigung 

2 

17 

32 

47 

3,75 7,5 11,25 15,25 t/min 


– Fertigungsleistung 

Anzahl bei 




nach 11,25 min 30 

nach 15 min 40 

Anzahl 

40 


Anzahl bei 

Mehrfachfertigung 

2 

17 

32 

47 

30 

20 


10 Mehrfachfertigung 

3,75 7,5 11,25 15,25 t/min 

255

Werkstoffe

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