Entwicklung fertigungstechnischer Projekte für den ... · Soma-Würfel Steckspiel Tabelle 1...

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FB 11 Physik

Institut für Technik und ihre Didaktik

Entwicklung fertigungstechnischer Projekte

für den Masterstudiengang

Lehramt Technik

Masterarbeit

von

Lisa Eeten

Gutachter: Prof. Dr. Hein

Abgabetermin: 28.04.2011

1

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung…………………………………………………………….3

2. Systematik von SchülerInnenprodukten………………………….4

2.1 Einordnung der vier Projekte………………………………………7

3. Entwicklung der vier Projekte………...……………………………8

3.1 Steckspiel……………………………………………………………9

3.2 Flaschenöffner…………………………………..…………………10

3.3 Steckwürfel…………………………………………………………12

3.4 Solartaschenlampe……………………………………..…………13

4. Handreichungen……………………………………………...……14

4.1 Steckspiel…………………………………………………………..16

4.2 Flaschenöffner…………………………………………………..…17

4.3 Steckwürfel…………………………………………………………18

4.4 Solartaschenlampe……………………………………………..…19

5. Anmerkungen………………………………………………...……20

5.1 Studentenevaluation………………………………………………21

5.2 Änderungen………………………………………………………..22

6. Fazit…………………………………………………………………22

7. Literaturverzeichnis

8. Abbildungsverzeichnis

2

9. Anhang

I. Handreichung 1: Steckspiel…………………………………..II

II. Handreichung 2: Steckspiel…………..……………………... X

III. Handreichung 3: Steckspiel..……………………............XVIII

IV. Handreichung 1: Flaschenöffner…………………...……XXVI

V. Handreichung 2: Flaschenöffner………………………...XXIX

VI. Handreichung 3: Flaschenöffner……….......................XXXII

VII. Handreichung 1: Steckwürfel…………………………...XXXV

VIII. Handreichung 2: Steckwürfel………………………….....XLIII

IX. Handreichung 3: Steckwürfel…………............................XLX

X. Handreichung 1: Solartaschenlampe………………….....LVII

XI. Handreichung 2: Solartaschenlampe…………………....LXIX

XII. Handreichung 3: Solartaschenlampe………….……...LXXXII

XIII. Zweites Steckwürfelgehäuse……………………………..XCIV

XIV. Systematik der Fertigungsverfahren nach DIN 8580….XCIV

XV. Liste der Werkstücke…………………………………........XCV

3

1. Einleitung

Die heutige Gesellschaft kann als eine Konsumgesellschaft bezeichnet

werden. Die meisten Produkte können gekauft werden, so dass wenige

Menschen selbst etwas komplett anfertigen. Dadurch werden handwerkliche

Fertigkeiten kaum noch erlernt und trainiert. Doch das Erfolgserlebnis ein

Produkt zu planen und herzustellen, hat eine große motivationale Bedeutung.

Diese Erfahrung sollte jungen Menschen nicht verwehrt sein.

Zudem unterstützt die Kenntnis über Fertigungsverfahren die

Selbstständigkeit bei der Lebensgestaltung: die Möglichkeit zu besitzen, sich

selbst etwas zu bauen oder etwas Vorhandenes umzugestalten, fördert die

Kreativität und ergänzt die eigenen Handlungsmöglichkeiten. Damit findet

eine Horizonterweiterung statt, die Auswirkungen auf das persönliche

Weltbild haben kann.

Von diesen Aspekten abgesehen ist es sinnvoll, einen Einblick in

verschiedene Fertigungsverfahren in der Schule zu erhalten, da dies die

Berufswahl unterstützen kann. Die Feststellung, ob einer Person z. B. der

Werkstoff Metall, dessen Eigenarten und Bearbeitungsweisen zusagen oder

nicht, trägt zu einer Entscheidung hinsichtlich der Berufswahl bei. Deswegen

müssen auch die LehrerInnen fähig sein, die SchülerInnen dabei zu

unterstützen. Dies hat zur Folge, dass TechniklehrerInnen auch in dem

Bereich der Fertigungstechnik eine grundlegende Ausbildung erhalten

sollten. Aus diesem Grund können die Studenten der Westfälischen

Wilhelms-Universität in dem Studiengang Master of Education mit dem Fach

Technik die Lehrveranstaltung ‚Produktionstechnik’ wählen. In dieser

Veranstaltung werden sechs Projekte durchgeführt. Die Entwicklung vier

dieser Projekte entstand im Rahmen der vorliegenden Masterarbeit.

Insgesamt sollen die Projekte jedoch vor allem auch Vorschläge für

TechniklehrerInnen sein. Sie können in der vorgeschlagenen Form

ausgeführt werden oder Ideen geben, was in der Schule in dem Bereich der

Fertigungsverfahren gebaut werden kann.

An dieser Stelle soll der Begriff ‚Fertigungsverfahren’ kurz definiert und in das

System der Technik eingeordnet werden.

4

„Fertigungsverfahren sind Vorgänge, in denen aus Werkstoffen

Gegenstände geformt, in ihrer Form und/oder Oberflächenbeschaffenheit

verändert sowie mehrere Gegenstände miteinander verbunden werden.“1

Fertigungsverfahren gehören zu der Fertigungstechnik, welche wiederum

unter die Zustandsänderung von Stoff umsetzenden Systemen fällt und das

Umformen repräsentiert.2 Und da die Fertigungstechnik sich mit der

„Herstellung von […] Gebrauchsgegenständen“ beschäftigt, ist hier der

Bezug zu den zu Beginn geforderten handwerklichen Fertigkeiten deutlich.3

Die vorliegende Arbeit begründet die Auswahl der vier entwickelten Projekte

und stellt diese vor. Eine Systematisierung von Projekten im Schulfach

Technik ist dem vorangestellt.

2. Systematik von SchülerInnenprodukten

In den Schulen werden die unterschiedlichsten Projekte durchgeführt, in

denen Werkstücke gefertigt werden.4 Auf der Grundlage einer kleinen

Lehrerumfrage und des Internets wurde eine Liste von Werkstücken erstellt.5

Diese Liste ist bei Weitem nicht vollständig und kann so nur einen Eindruck

davon geben, was in den Schulen gebaut wird. Sie kann jedoch für

1 Duden. Technik. Basiswissen Schule. Hartmann, Elke und Christian Hein (Hrsg.). 2.,

aktualisierte Auflage. T�šínská tiskárna. �eský T�šín: 2004. S. 50. 2 http://www.uni-muenster.de/Physik.TD/Hein/einfuehrungindietechnik.html

[stoff_umsetzende_Systeme. Folie 13.] 3 Duden. 2004. S. 49. 4 Manche Projekte werden selbst geplant. Andere orientieren sich an OPITEC oder benutzen

deren Materialien. 5 Die hierfür genutzten Internetlinks sind diese:

http://www.realschule.bayern.de/lehrer/materialien/w/?id=824

http://www.stiftung-niedersachsenmetall.de/docs/Katalog_BestPractice.pdf

http://www.dgtb.de/technikunterricht/unterrichtsmaterialien/kunststofftechnologie.html

http://www.dgtb.de/technikunterricht/unterrichtsmaterialien/mehrteilige-werkstuecke.html

Der Lehrerumfrage standen freundlicherweise mehrere Techniklehrer zur Verfügung, die

nicht namentlich genannt werden.

5

LehrerInnen eine Orientierung und /oder Anregung für Schulprojekte im Fach

Technik sein.

Damit eine Systematik der SchülerInnenprodukte vorliegen kann, gibt es

verschiedene Möglichkeiten der Einteilung. Zunächst könnte dies unter dem

Gesichtspunkt der Richtlinien6 geschehen, da LehrerInnen sich an diesen

orientieren müssen. Allerdings wäre diese Art der Systematisierung zu grob,

da die Themenkreise vieles umfassen.

Ein weiterer Weg der Systematisierung von SchülerInnenprodukten ist der

der schwerpunktmäßig verwendeten Fertigungsverfahren.7 Diese

Fertigungsverfahren könnten in diesem Zusammenhang als Lernziele

beschrieben werden. Das Problem hierbei liegt allerdings darin, dass eine

Feststellung des Schwerpunktes sich bei den meisten Projekten als sehr

schwierig und im Endeffekt uneindeutig erweist, da viele verschiedene

Fertigungsverfahren jeweils ausgeführt werden.

Deswegen wurde in dieser Arbeit eine Systematik erstellt, die sich nach

Klassenstufe und Werkstoff richtet. Dies hat den Vorteil einer eindeutigen

Übersicht, die schnell eingesehen werden kann. Zudem hilft die Einteilung

nach Werkstoffen bei der Variationsvorgabe der Richtlinien. Durch das Ziel

der Verwendbarkeit sowohl in Real-, Haupt-, als auch Gesamtschulen findet

eine Einordnung der SchülerInnenwerkstücke in diese Klassenbereiche statt:

Klassen 6 – 7, 7 – 8, 8, 8 – 9, 9 – 10. Eine weitere Gruppe bilden Projekte,

die aus unterschiedlichen Werkstoffen gefertigt werden. Im Folgenden ist

diese Systematik abgebildet8:

Klassenstufe 6 – 7

Holz Metall Kunststoff

Herz Flaschenöffner (Formvorgabe)

Buchstützen Briefbeschwerer CD-Ständer Nusspresse

6 Realschule – Richtlinien und Lehrpläne. Technik. Ministerium für Schule und Weiterbildung

des Landes Nordrhein-Westfalen. Ritterbach Verlag. Frechen: 1986. 7 Eine Übersicht über die Fertigungsverfahren nach DIN 8580 befindet sich im Anhang

dieser Arbeit. 8 Grundsätzlich ist die vorgeschlagene Zuordnung der einzelnen Projekte zu den

Klassenbereichen nicht für alle SchülerInnengruppen und alle Schularten immer so

übertragbar. Doch soll sie zumindest eine Orientierung geben.

6

Klassenstufe 6 – 7 (Fortsetzung)

4-Gewinnt-Spiel Kugellabyrinth Kugelschreiberhalter Zauberkreuz Schmuckkästchen Tangram Soma-Würfel Steckspiel

Tabelle 1


Holz Metall Kunststoff Auto-/Bootsmodell Bildhalter Hocker Flaschenöffner Stern mit Lichterkette Schlüsselanhänger Sesam-Öffne-Dich Kugelschreiber Fachwerkhaus (Modell) Kerzenständer

Tabelle 2

Klassenstufe 8

Holz Metall Kunststoff Grillzange Kerzenständer Acrylglasuhr Löffel Serviettenhalter Dosenöffner Teigschaber Brückenbau Puzzle Setzkasten mit Uhr Bilderrahmen

Tabelle 3


Holz Metall Kunststoff Motorrad Kleiderhaken Spardose Tablett aus Holz und Stein Schiffsmodelle Schlüsselkasten Sonnenuhr Werkzeugkiste Schlüsselanhänger

Tabelle 4


Holz Metall Kunststoff Haarbürste (Fräsmaschine) Ölleuchte Katamaran Wanduhr Steckspiel Solartaschenlampe Da Vinci Maschine Tischgrill Styroporschneider Trecker Würfel

Tabelle 5

7

Verwendung mehrerer Materialien

Klasse 7 Klasse 8-9 Klasse 10

Buchstützen Stirlingmotor Logikbrettspiel (Fräsmaschine)

3-teilger-Knoten Miniatur-Orgel Tresor Steckwürfel

Tabelle 6

2.1 Einordnung der vier Projekte

Die vier Projekte sind bereits in den Tabellen durch eine rote Markierung

erkennbar. Es ist ersichtlich, dass diese in verschiedenen Klassenstufen

durchgeführt und unterschiedliche Werkstoffe verwendet werden. Um auch

den Bezug zu der Lehrveranstaltung, in der diese Projekte entwickelt worden

sind, herzustellen, liegt an dieser Stelle noch eine Übersicht über die

weiteren in der Lehramtsausbildung in dem Fach Technik an der

Westfälischen Wilhelms-Universität gefertigten Werkstücke im Bereich

Fertigungstechnik vor.

In dem Bachelorstudiengang werden

- ein heißer Draht im Taschenformat aus Holz und Metall

- ein Klappstuhl aus Holz

- eine Bügelsäge aus Metall

hergestellt. Während im Masterstudiengang dies gebaut wird:

- ein Vogelexperementiermodell aus Holz

- eine Taschenlichtorgel aus Kunststoff

- die vier in dieser Arbeit vorgestellten Projekte

Damit ist die in der Einleitung genannte Begründung der

Studentenausbildung für diese Arbeit bestätigt: Eine grundlegende

Ausbildung in dem Bereich der Fertigungsverfahren würde durch die

Herstellung von nur fünf Werkstücken nicht unbedingt als eine

schulvorbereitende Ausbildung genügen. Dementsprechend werden die vier

Projekte in der Lehrveranstaltung ‚Produktionstechnik’ durchgeführt.

8

3. Begründung der vier Projekte

Der Entwicklung und Auswahl der vier Projekte liegen verschiedene

Argumente zu Grunde. Zunächst einmal sollten Projekte für unterschiedliche

Klassenstufen vorliegen. Entsprechend der ansteigenden Stufen werden die

Projekte immer komplexer. Zudem sollten „die Vorgaben des Bildungs- und

Lehrplans Berücksichtigung [finden]“9. Die Richtlinien und Lehrpläne für die

Realschulen in NRW gliedern das Fach Technik in sechs Themenkreise.10

Da die Lehrveranstaltung ‚Produktionstechnik’, in welcher die Projekte

entwickelt wurden, in den Themenkreis „Arbeit und Produktion“ fällt, wurden

die dort zu erlangenden Qualifikationen besonders beachtet. In den

einzelnen Unterkapiteln wird darauf näher eingegangen. Die einzige

Qualifikation, die an dieser Stelle kurz angesprochen werden soll, ist die der

‚Urteilsfähigkeit’. Je mehr Spielraum die Lehrperson den SchülerInnen lässt

in ihrer Wahl der Werkzeuge und Maschinen, desto größer fällt die

Förderung dieser Qualifikation aus. Außerdem werden in den Richtlinien

verschiedene „Lebens- und Erfahrungsbereiche“ angesprochen, an die im

Unterricht angeknüpft werden soll. In dem Bereich „Umgang mit Werkstoffen“

werden die folgenden Aspekte aufgelistet:

1.) Arbeiten mit Holz, Metall, Kunststoffen

2.) Kennenlernen von Verfahren, Organisationsformen und Arbeitsanforderungen in

der Produktion

3.) Nutzung von Werkzeugen und Maschinen unter den Bedingungen von

Zweckmäßigkeit, Sachgerechtigkeit und Sicherheit

4.) Planung/Entwicklung technischer Produkte bzw. Bauwerke

5.) Vorbereitung der Produktion, Herstellung, Überprüfung/Bewertung der Produkte,

Pflege/Wartung/Reparatur

In den vier Projekten werden alle unter Punkt 1.) angesprochenen

Materialien bearbeitet, so dass insgesamt eine Materialvielfalt vorliegt. Da die

SchülerInnen die Projekte selbst fertigen, bekommen sie Erfahrungen im

Umgang mit Werkzeugen und manchen Maschinen. Dabei stellen sie fest, 9 Unterricht planen. Handlungsorientierte Didaktik Teil 1. Becker, Georg E..Beltz Verlag.

Weinheim und Basel: 2007. S. 12. 10 Vgl. Realschule – Richtlinien und Lehrpläne. S.6.

9

wie sie sachgerecht und zweckmäßig die verschiedenen Werkzeuge und

Maschinen benutzen (Vgl. Punkt 3.). Die Handreichungen sind so gestaltet,

dass die SchülerInnen die Fertigung ihrer Produkte in dem Rahmen von

Arbeitsablaufplänen entwickeln und umsetzen (Vgl. Punkte 4.) und 5.).

Insgesamt bewegt sich die Argumentation für die vier Projekte in der

lernzielorientierten Didaktik.11 Eine Förderung der Selbsttätigkeit ist sowohl

durch das Fertigen, als auch durch das Bearbeiten der Handreichungen

gegeben. Zusätzlich wird die Motivation dadurch unterstützt, dass am Ende

der Projekte Produkte entstanden sind.12 Darüber hinaus bieten alle vier

Projekte psychomotorische Lernerfahrungen, welches für sich genommen

bereits ein „Argument für die Auswahl der Lerinhalte“ ist.13

In den folgenden Kapiteln werden die vier Projekte im Einzelnen begründet.

3.1 Steckspiel

Abb. 1 11 Einen Einblick gibt: Einführung in die Schulpädagogik und die Unterrichtsplanung.

Petersen, Jörg und Gerd-Bodo Reinert (Hrsg.). 7. überarbeitete und aktualisierte Auflage.

Auer Verlag. Donauwörth: 2010. S. 178 ff. 12 Selbsttätigkeit und Motivation sind zwei der Unterrichtsprinzipien, die von Pestalozzi bzw.

Glöckel gefordert werden. Vgl. Schulpraktikum. Eine Orientierungshilfe zum Lernen und

Lehren. Kretschmer, Horst und Joachim Stary. Cornelsen. Berlin: 1998. S. 71. 13 Unterricht planen. S. 58.

10

Das Steckspiel, angefertigt aus Holz, wird, wie in Tabelle 1 ersichtlich, der 7.

Klassenstufe zugeordnet. Argumente für dieses Projekt sind die Nutzbarkeit

des Produktes und der Kreativitätsspielraum, den die Gestaltung zulässt.

Zudem besteht die Möglichkeit der Erfahrung einer Serienfertigung durch das

Herstellen von 33 Spielstäbchen. Des Weiteren spricht das Spiel

SchülerInnen in dem Alter (noch) an.

Abgesehen von diesen Punkten werden bestimmte Fertigungsverfahren

kennen gelernt und durchgeführt. Aus der DIN 8580 werden diese

Hauptgruppen angewendet: Trennen, Fügen und Beschichten.14

Werden die in den Richtlinien genannten Qualifikationen des Themenkreises

‚Arbeit und Produktion’ mit dem Thema ‚Einzelfertigung’ betrachtet, so

werden die dort aufgelisteten Handlungsfähigkeiten von den SchülerInnen

trainiert. Auch im Bereich der Sachkompetenzen werden diese erlernt bzw.

geübt: „Lesen von technischen Zeichnungen, Kenntnis von

Fertigungsverfahren und Kenntnis von Werkstoffeigenarten“.15

3.2 Flaschenöffner

Der Flaschenöffner kann in dem Bereich der 7. bis 8. Klasse gebaut werden.

Hierbei ist auf die Unterscheidung zwischen der Fertigung mit einer Vorlage

und Fertigung ohne eine Vorlage zu achten. Dies bietet neben dem

Kreativitätsspielraum bei der Fertigung ohne Vorlage

Differenzierungsmöglichkeiten. Ein Flaschenöffner ist zudem ein

Alltagsgegenstand des Gebrauchs, so dass auch dieses Produkt später

benutzt werden kann. Daneben spricht der Flaschenöffner das

Unterrichtsprinzip der Lebensnähe an.16 Bei der Fertigung des

14 Eine genauere Einteilung ist die Folgende: Trennen / Spanen mit geometrisch bestimmter

Schneide / sägen, bohren; Trennen / Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide /

feilen, schleifen; Beschichten / Lackieren, Wirbelsintern, Emaillieren / lackieren; Fügen /

Fügen durch Kleben / kleben und leimen. Zur Bestimmung dessen wurde in dieser Arbeit

verwendet: Fertigungsverfahren. Sautter, Rudolf. Vogel Verlag. Würzburg: 1997. 15 Realschule – Richtlinien und Lehrpläne. S. 18. 16 Vgl. Einführung in die Schulpädagogik und die Unterrichtsplanung. S. 293.

11

Flaschenöffners aus Messing wird als Fertigkeit das Skizzieren geübt.

Sägen, Bohren, Feilen und Anreißen sind die Fertigungsverfahren, die

ausgeführt werden.

Abb. 2

Wenn die in den Richtlinien genannten Qualifikationen des Themenkreises

‚Arbeit und Produktion’ mit dem Thema ‚Einzelfertigung’ betrachtet werden,

dann ist die „Handhabung von Werkzeugen, Vorrichtungen, Geräten und

Maschinen“ eine Handlungsfähigkeit, die in diesem Projekt durchgeführt

wird.17 Ein „Berechnen des Materialbedarfs“ findet in einem nur kleinen

Rahmen statt, während eine „Kenntnis von Fertigungsverfahren und […]

Werkstoffeigenarten“ wieder als Sachkompetenzen von den SchülerInnen

gefordert werden. 18

17 Realschule – Richtlinien und Lehrpläne. S. 18 18 Ebd.

12

3.3 Steckwürfel

Abb. 3

Da der Steckwürfel aus Holz, Messing und Acrylglas besteht, ist er in Tabelle

6 (Verwendung mehrerer Materialien) zu finden. Dort ist er dem Bereich der

Klassenstufen 8 – 9 zugeordnet. Die Materialvariation ist einer der

Hauptargumente für den Steckwürfel. Denn es werden drei verschiedene

Werkstoffe bearbeitet, welches auch bei der konkreten Produktion

Abwechslung bietet. Zudem gibt es in diesem Projekt

Differenzierungsmöglichkeiten. Diese können entweder durch eine

Reduzierung, z. B. weniger Würfel, oder eine Vereinfachung – indem nicht

jeder Würfel einzeln angefertigt, sondern Stangenmaterial verwendet wird –

unterschieden werden. Daneben kann die Serienfertigung behandelt werden,

welche ebenfalls Differenzierungsmöglichkeiten bietet.

Die SchülerInnen müssen skizzieren, planen und die Würfel auf ihre

Winkligkeit prüfen. Diese Fertigkeiten werden somit gestärkt.19 In dem

19 Der Begriff der Fertigkeiten wird folgender Definition nach in dieser Arbeit verwendet:

„Fertigkeit, die; […] (durch Ausbildung, Übung erworbene) Fähigkeit, eine bestimmte Arbeit

o. Ä. auszuführen“. Duden. Das Bedeutungswörterbuch. 4., neu bearbeitete und erweiterte

13

Bereich des trennenden Fertigungsverfahrens treten sowohl das Spanen mit

geometrisch bestimmter Schneide, als auch das Spanen mit geometrisch

unbestimmter Schneide auf.20

Da die Würfel auch als Serienfertigung betrachtet werden können, wird in

dem folgenden Abschnitt auf das Thema ‚Serienfertigung’ innerhalb des

Themenkreises ‚Arbeit und Produktion’ Bezug genommen. Zu den

Handlungsfähigkeiten gehören hier u. a. das „Konstruieren und Optimieren

von Produktionseinrichtungen“, sowie eine „sichere Handhabung von

Werkzeugen und Maschinen“.21 Diese beiden Fähigkeiten werden durch

dieses Projekt geschult. Zudem erlangen die SchülerInnen einen Einblick in

„Methoden der Produktplanung“.22

3.4 Solartaschenlampe

Abb. 4

Auflage. Dudenredaktion (Hrsg.). Dudenverlag. Mannheim, Leipzig, Wien, Zürich: 2010. S.

373. 20 Es werden folgende Fertigungsverfahren durchgeführt: Trennen / Spanen mit geometrisch

bestimmter Schneide / sägen; Trennen / Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide /

feilen, schleifen und polieren. 21 Realschule – Richtlinien und Lehrpläne. S. 23. 22 Ebd.

14

In dem Bereich der 9. bis 10. Klassenstufe wird die Solartaschenlampe

gefertigt. Diese lag der Universität bereits vor. In der Entwicklung dieses

Projektes wurde das Design der Solartaschenlampe etwas verändert. Dieses

Projekt hat ebenfalls einen Nutzwert und ist lebensnah. Die Besonderheit

dieses Projektes liegt darin, dass viele Fertigkeiten und Fertigungsverfahren

zur Anwendung kommen. In dem Bereich der Fertigkeiten sind diese vor

allem das Skizzieren, Messen, Anzeichnen und Entgraten. Werden die

Fertigungsverfahren betrachtet, so entsteht nachstehende Liste:

- Trennen / Spanen mit geometrisch bestimmter Schneide / sägen, senken

und bohren

- Trennen / Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide / feilen, schleifen

und polieren

- Trennen / Reinigen / reinigen

- Fügen / Fügen durch Kleben / kleben

- Fügen / Fügen durch An- und Einpressen / schrauben

- Fügen / Fügen durch Löten / löten

- Umformen / Biegen / Biegen mit drehender Werkzeugbewegung /

Schwenkbiegen / biegen

Die Fertigung der Solartaschenlampe wird in den Themenkreis ‚Arbeit und

Produktion’ mit dem Thema ‚Einzelfertigung’ eingeordnet. Auf der

Sachkompetenz des „Lesen[s] von technischen Zeichnungen“ liegt ein

Schwerpunkt.23 Die SchülerInnen sollen keine eigenen Skizzen anfertigen, so

dass diese Handlungsfähigkeit mit diesem Projekt nicht angesprochen wird.

4. Handreichungen

In diesem Kapitel werden die vier Handreichungen erläutert.

Zu jedem Projekt wurden drei Handreichungen entworfen: eine bereits

komplett ausgefüllte Version (3)24, sowie zwei von den SchülerInnen zu

bearbeitende Fassungen (1,2). Die beiden zu bearbeitenden

Handreichungen unterscheiden sich dadurch, dass eine im Grunde eine

23 Ebd. S. 18. 24 Dieser entsprechen die ausgefüllten Versionen, in dem Anhang unter III, VI, IX zu finden.

15

Mischung aus den beiden anderen bildet. Diese ‚Mischversion’ zeichnet sich

zudem durch ein Lückensystem aus und eine etwas abwechslungsreichere

Gestaltung (1).25

Insgesamt ist damit eine Differenzierungsmöglichkeit gegeben: Die

Lehrperson kann entscheiden, welche Version am Besten für die Lerngruppe

geeignet ist. Alle 12 Handreichungen befinden sich in dem Anhang dieser

Arbeit.

Grundsätzlich wurde bei der Entwicklung der Handreichungen darauf

geachtet eine offene Gestaltung, die Spielraum für Kreativität und

eigenständiges Arbeiten ermöglicht, vorzulegen. Gleichzeitig ist die Struktur

vorgegeben, damit die SchülerInnen eine Orientierung bei der Planung der

Projekte haben. Die Arbeitsablaufpläne dienen ebenfalls der Strukturierung

der SchülerInnentätigkeit und stellen eine Unterstützung dar. Daneben

zeigen sie auf, wie bei der Fertigung von Produkten vorgegangen wird.

Außerdem betonen sie die bewusste Herstellung der Werkstücke.

In jeder Handreichung werden in dem Zusammenhang auch die Fertigkeiten

bzw. Fertigungsverfahren hervorgehoben und bewusst reflektiert. Den

SchülerInnen soll deutlich sein, welche Fertigkeiten bzw. Fertigungsverfahren

sie angewandt haben und damit auch welche sie bereits beherrschen. Dabei

wird eine genauere Bezeichnung der Fertigungsverfahren von Projekt zu

Projekt gesteigert – entsprechend der Klassenbereiche. Die Bearbeitung

dieser letzten Aufgabe (‚Fertigungsverfahren’) jeweils kann allerdings ggf.

auch weggelassen werden, da es eine Wiederholung des auszufüllenden

Arbeitsablaufplanes ist. Diese Entscheidung liegt bei der Lehrperson:

Thematisierung fertigungstechnischer Verfahren oder nicht. Ein Vorteil der

Aufgabe – besonders in dem Projekt der Solartaschenlampe – ist, dass die

ganzen unterschiedlichen Verfahren nochmals zusammengefasst werden.

Grundsätzlich fördert ein bewusster Blick auf das, was die SchülerInnen

schon praktiziert haben, ihre Motivation.

Insgesamt wurden die Arbeitsblätter schüler- und sachgemäß

ausgearbeitet.26 Deswegen beinhalten die vier Handreichungen Fotos zur

25 Die ‚Mischversionen’ sind in dem Anhang unter I, IV, VII findbar. Während die zweiten zu

bearbeitenden Versionen unter II, V, VIII einzusehen sind.

16

Anschauung und Interessenweckung. Aus dem gleichen Grund wurden

Fragen und Aufgaben formuliert, die die SchülerInnen direkt ansprechen.27

Die vorgefertigten Tabellen unterstützen die Strukturierung und Orientierung,

während eine didaktische Reduzierung in manchen Bereichen der

technischen Zeichnungen zur Folge hat, dass diese nicht ganz der DIN

entsprechend angefertigt sind. Dadurch wird jedoch das Prinzip der

Schülergemäßheit erfüllt.

Im Folgenden werden verschiedene Hinweise für LehrerInnen zu der

Projektumsetzung gegeben, u. a. zur Zeitplanung. Darin sind kurze

Begründungen mancher Bereiche der Handreichungen enthalten, die sich

nicht aus dem Text der vorliegenden Arbeit ergeben.

4.1 Steckspiel

Abhängig davon wie viel Raum den SchülerInnen bei der kreativen

Gestaltung gegeben wird und inwieweit die Materialien vorbereitet werden,

ist bei der Fertigung des Steckspieles mit einem Zeitfenster von fünf bis

sechs Doppelstunden zu rechnen.

Die Thematisierung der DIN 8580 sollte vor der Arbeit mit dieser

Handreichung stattfinden, vorausgesetzt die SchülerInnen füllen dieses

selbstständig aus. Zudem wird davon ausgegangen, dass die SchülerInnen

in der Lage sind technische Zeichnungen zu lesen.

Der 1. und 2. Arbeitsschritt müssen von der Lehrperson durchgeführt

werden, wenn die Grundfläche und der Deckel an der Kreissäge und dem

Hobel zugeschnitten werden sollen. Alternativ können die SchülerInnen

Gehrungssägen verwenden, die Vorbereitung der Holzoberfläche (hobeln)

muss jedoch bereits geschehen sein.

Um zu langen Wartezeiten an den Bohrmaschinen und Gehrungssägen

vorzubeugen, ist es empfehlenswert, die SchülerInnen in Gruppen mit drei

26 Dies gehört zu den fundierenden Unterrichtsprinzipien nach Becker. Einführung in die

Schulpädagogik und die Unterrichtsplanung. S. 293. 27 Die Fragen / Aufgaben sind mit dem Personalpronomen ‚du’ verfasst.

17

unterschiedlichen Arbeitsschritten beginnen zu lassen: Arbeitsschritt 2, 3 und

4.

Für manche SchülerInnen wird es leichter sein, die Löcher für die

Klavierbandschrauben vorzubohren. Hierbei ist ein 1 mm Bohrer

ausreichend.

Ein Problem bei dieser Projektsdurchführung besteht in einem Verlust der

kleinen Schrauben bzw. Nägel. Deswegen sollten diese auf Vorrat

vorhanden sein.

Bei der kreativen Gestaltung sollte beachtet werden, dass ein mehrmaliges

Übermalen der Spielstäbchen zu einem größeren Durchmesser führt, so

dass die Bohrungen ebenfalls vergrößert werden sollten. Die Studenten

benutzten hierzu häufig einen 8,5 mm Bohrer. Außerdem verändert sich die

Bohrtiefe, sollten Kugeln auf die Spielstäbchen geleimt werden.

Zudem beansprucht die kreative Gestaltung einen größeren Zeitraum –

bedingt durch die abzuwartende Trockenzeit der Farben.

Bei dem Skizzierungsauftrag wird die Größe bereits vorgegeben, damit die

SchülerInnen eine Orientierung haben. Es ist aber auch möglich die

angehängte Zeichnung als Vorlage zu verteilen und darauf die Ideen

zeichnen / malen zu lassen. Dies würde den SchülerInnen deutlich machen,

dass sie die Bohrungen beachten müssen. Insgesamt wird mit dieser

Aufgabe begonnen, da das Planen geübt wird und ein motivierender Einstieg

möglich ist.

4.2 Flaschenöffner

Für das Fertigen des Flaschenöffners sind drei Doppelstunden einzuplanen.

Allerdings sollte bei der Zeitplanung beachtet werden, wie kompliziert die

SchülerInnenentwürfe sind, so dass das Zeitfenster eventuell vergrößert

werden muss.

Bevor die SchülerInnen mit dem Aussägen beginnen, sollte das Arbeiten mit

der Laubsäge thematisiert und ggf. in Erinnerung gerufen werden. Hierbei ist

besonders auf das Tragen von Schutzbrillen hinzuweisen – aufgrund der

kurzbrüchigen Späne und der zerspringenden Sägeblätter.

18

Da ein hoher Verschleiß an Sägeblättern zu erwarten ist, sollten diese in

größeren Mengen vorliegen.

7er Metallsägeblätter erwiesen sich als die bestgeeignete Größe für die

Bearbeitung des Messings mit den Laubsägen.

Eine Besprechung der Fertigungsverfahren im Allgemeinen ist vor der

Bearbeitung der Handreichung empfehlenswert.

Die Maße für das Messingblech sollten von der Lehrperson vorgegeben

werden – soweit dies nicht bereits auf der Handreichung eingetragen ist.

Eine Vorgabe vereinfacht die Entwurfsgestaltung der SchülerInnen und gibt

ihnen eine Orientierung. In diesem Zusammenhang ist es empfehlenswert,

eine Skizze des Messingbleches als Vorlage in die Handreichung

einzuzeichnen, damit die Maßvorgabe deutlich ist. An dieser Stelle kann die

Lehrperson Differenzierungen vornehmen.

.

4.3 Steckwürfel

Das Fertigen der Holzwürfel benötigt nicht so viel Zeit wie das der beiden

anderen Materialien. Die Herstellung der benötigten Winkligkeit der Messing-

und Acrylglaswürfel erfordert Geduld, ebenso das Polieren des Acrylglases.

Dennoch sollte nicht auf eine Bearbeitung dieser Materialien verzichtet

werden, da besonders die Acrylglaswürfel den Studenten gefallen haben. Die

Durchsichtigkeit und das Glänzen der Würfel gefällt SchülerInnen vielleicht

ebenso.

Insgesamt ist mit zehn Doppelstunden zu rechnen.

Um die verschiedenen Fertigungsverfahren und Fertigkeiten einordnen zu

können, sollten diese im Zusammenhang mit der DIN 8580 thematisiert

werden.

Wenn alle 27 Würfel einzeln angefertigt werden, kann es sein, dass dies den

SchülerInnen zu lange dauert bzw. sie ihre Geduld verlieren. Deshalb kann

die folgende Möglichkeit geboten werden: Es können größere Einzelteile

verwendet und nur, wenn es formbedingt notwendig ist, einzelne Würfel

gefertigt und angeklebt werden. Dadurch würde sich der Zeitaufwand um

etwa die Hälfte reduzieren.

19

Zudem ist es nicht unbedingt nötig ein Gehäuse zu bauen.

Sollte jedoch ein Gehäuse hergestellt werden, so besteht auch die

Gelegenheit ein Biegegerät an dieser Stelle zu verwenden. Das Biegen von

zwei Seitenplatten bietet sich hier an.28

Um eine Skizze des Gehäuses anfertigen zu können, müssen die

SchülerInnen bereits einen Lehrgang zum ‚Technischen Zeichnen’ absolviert

haben.29

Um das Abschleifen des Acrylglases zu beschleunigen, kann ggf. ein

Tellerschleifer genutzt werden. Hierbei sollten vor allem zwei Dinge beachtet

werden: das Schleifen geht wesentlich schneller als von Hand, so dass

darauf geachtet werden muss, dass nicht zu viel abgeschliffen wird. Zudem

sollte eine Auflage für die Würfel vorhanden sein, damit diese nicht umher

fliegen.

Das Problem des Umherfliegens besteht ebenfalls bei der Verwendung des

Schwabbels. Die SchülerInnen müssen die Würfel sicher festhalten und sich

nicht in Flugrichtung ihrer MitschülerInnen stellen.

4.4 Solartaschenlampe

Der Bau der Solartaschenlampe dauert sieben bis acht Doppelstunden.

Allerdings können die Platten der beiden Gehäuseteile von der Lehrperson

vorbereitet werden, wodurch sich der Zeitaufwand um ein bis zwei

Doppelstunden verringert.

Sowohl die Kenntnis über die Systematik von Schaltplänen, als auch die der

Fertigungstechnik ist eine Voraussetzung für die Herstellung der

Solartaschenlampe. Deswegen sollte Beides vorhergehend als Thema

behandelt werden. Dies trifft ebenfalls auf das ‚Technische Zeichnen’ zu, da

das Verstehen der Zeichnungen in der Handreichung eine Bedingung ist.

Hierbei ist besonders zu beachten, dass die beiden Zeichnungen für das

28 Im Rahmen der Lehrveranstaltung entstand eine weitere kreative Lösung, welche auf Abb.

5 im Anhang unter XIII. zu sehen ist. 29 Dies ist außerdem eine Forderung der Richtlinien. Vgl. Realschule - Richtlinien und

Lehrpläne. S. 18.

20

Außen- und das Innengehäuse für manche SchülerInnen nicht einleuchtend

bzw. zu kompliziert sein werden. Dieser Problematik sollte durch eine

entsprechende Vorbereitung vorgebeugt werden.

Bevor die SchülerInnen ihre bearbeiteten Platten biegen, sollten sie diese

Fertigungstechnik ausgetestet haben. Das Gefühl für die richtige Temperatur

bzw. die Biegbarkeit des Acrylglases kann nur auf diesem Weg erlangt

werden.

Zu beachten ist zudem, dass der Wechsel von dem Erwärmgerät zu dem

Biegegerät möglichst schnell vonstatten gehen muss. Dies bedeutet, dass

die beiden Geräte am Besten direkt nebeneinander stehen sollten.

Auf die Fertigung der Leiterbahnen wird in dieser Arbeit nicht eingegangen. 30

Jedoch soll an dieser Stelle ein kleiner Hinweis gegeben werden: Bei dem

Einlöten sollte im Besonderen darauf geachtet werden, dass die Diode richtig

herum eingelötet wird.

An alle Handreichungen sind eine Material – und eine Werkzeugliste

angehängt. Diese sollen nicht unbedingt an die SchülerInnen verteilt werden,

sondern der Lehrperson dienen. Sie geben einen Überblick über alles, was

benötigt wird, um das Projekt durchzuführen.

5. Anmerkungen

In der Lehrveranstaltung an der Westfälischen Wilhelms-Universität wurden

am Ende der Projekte Evaluationen mit den Studenten durchgeführt. Es

wurden die Praxis und die Arbeitsblätter bewertet. In der Reihenfolge wie die

Projekte in dieser Arbeit angeordnet sind, wurden sie ebenfalls in der

Lehrveranstaltung ausgeführt. Die Studenten erhielten zu dem Steckspiel

zunächst allerdings kein Arbeitsblatt. Dieses wurde ihnen erst am Schluss

ausgeteilt. Für den Flaschenöffner bekamen sie ein Arbeitsblatt zu Beginn,

damit sie eine Übersicht des Arbeitsablaufes zur Verfügung hatten. Zu der

Fertigung des Steckwürfels lag jedoch eine Handreichung vor. Es wird an

dieser Stelle eine Unterscheidung getroffen zwischen Arbeitsblättern und

Handreichungen, da die erst Genannten weder Erläuterungen noch das

30 Eine Übersicht dazu ist zu finden in Fertigungsverfahren. S. 192 ff.

21

Fragen- und Aufgabenschema der nun vorliegenden Handreichungen

enthielten.

Die Solartaschenlampe wird in dem 2. Mastersemester gefertigt, so dass

eine Evaluation dieses Projektes nicht mehr in diese Arbeit aufgenommen

wird.31 Der Bereich der Evaluationsergebnisse, der einen Einfluss auf die

Handreichungen hatte, wird in dem folgenden Kapitel dargestellt.

5.1 Studentenevaluation

Als Methode der Evaluation wurde für das Steckspiel eine Notentabelle mit

Fragen entwickelt, während für die beiden folgenden Projekte das Prinzip der

Zielscheibe genutzt wurde. Die vier Fragen mit den dazugehörigen

Ergebnissen, die eine Auswirkung auf die Handreichungen hatten, liegen hier

vor:

Ist der Inhalt verständlich? Projekt Note: 1 2 3 4 5 6 Steckspiel xx xxxx Flaschenöffner x xxxx x Steckwürfel xx xx xx Wie eindeutig sind die Anweisungen? Projekt Note: 1 2 3 4 5 6 Steckspiel x xxx xx Flaschenöffner xxx xxx Steckwürfel x xxxxx Wie ist die Gestaltung? Projekt Note: 1 2 3 4 5 6 Steckspiel xxxxx x Flaschenöffner x x xxx x Steckwürfel xxx xxx Wie ist die Struktur? Projekt Note: 1 2 3 4 5 6 Steckspiel x xxxx x Flaschenöffner xxx xxx Steckwürfel xxxxx x

31 Die vorliegende Masterarbeit bezieht sich auf das 1. Mastersemester.

22

5.2 Änderungen

Die Änderungen, die daraufhin vorgenommen wurden, werden nun kurz

erläutert.

Die beiden Arbeitsblätter wurden als Handreichungen gestaltet. Dies

bedeutet konkret, dass Deckblätter mit Fotos, das Fragen- und

Aufgabenschema und insgesamt ein größerer Abstand zwischen jeweiligen

Abschnitten hinzukamen. Besonders das Fragen- und Aufgabenschema

wurde für den Flaschenöffner gefordert. Dies ist aus dem

Evaluationsergebnis zu der Frage ‚Wie eindeutig sind die Anweisungen?’

hervorgegangen. Werkzeuglisten waren auf den Arbeitsblättern noch

vorhanden, sind jedoch herausgenommen worden, weil sie eine gute

Übersicht und Strukturierung eher behindern. Zudem haben sie keinen

direkten Nutzen für StudentInnenen / SchülerInnen. Die Frage ‚Wie ist die

Struktur?’ führte dementsprechend zu einem mittelmäßigen Ergebnis in dem

Flaschenöffner – Projekt. Das Steckspiel wurde um die technischen

Zeichnungen erweitert.

Eine Materialliste, in die eingetragen werden sollte, wie viel Material von

jedem Werkstoff benötigt wird – abhängig von der Würfelanzahl, ist nicht

mehr Teil der Handreichung des Steckwürfels, da diese Tabelle für

Verwirrung sorgte und keinen direkten Nutzen hat. Es wäre zu überlegen,

eine Materialberechnung in einer anderen Form mit in das Projekt auf zu

nehmen. Denn das Ziel dieser Aufgabe war es, ein Bewusstsein für den

Verbrauch zu haben. Und dies ist ein Lernziel, welches in der Schule

gefördert werden sollte. Eine Möglichkeit bestände z. B darin, den

SchülerInnen eine Aufgabe zu geben, die sich auf die Beschaffung von

Material und dessen Kosten bezöge.

6. Fazit

Insgesamt stellte sich in dem Lauf dieser Masterarbeit heraus, dass das Ziel

Handreichungen für LehrerInnen anzufertigen weiter ausgebaut werden

sollte, um Differenzierungsmöglichkeiten zu eröffnen bei den

23

Projektumsetzungen. Differenzierungsmöglichkeiten sind sinnvoll, da

verschiedene Lerngruppen ein unterschiedliches Anforderungsprofil besitzen

und in den Schulen meist (leistungsbezogen) heterogene Lerngruppen

unterrichtet werden. Deswegen wurden jeweils drei Handreichungen

entwickelt.

Eine Einbettung der Projekte, z. B. in die Thematisierung von

Fertigungsverfahren, ist in der Schule sinnvoll.32 Doch darauf soll an dieser

Stelle nicht eingegangen werden, da dies auch immer mit der Schulform und

der Lerngruppe zusammenhängt.

Abschließend wird die Hoffnung betont, dass die Handreichungen

LehrerInnen entweder darin unterstützten die vorgestellten Projekte

durchzuführen oder eine Anregung für die Unterrichtsplanung bieten werden.

32 Allerdings ist dies mit dem Projekt des Steckwürfels nicht so einfach umsetzbar, da der

zeitliche Aufwand groß ist.

24

7. Literaturverzeichnis

Duden. Das Bedeutungswörterbuch. 4., neu bearbeitete und erweiterte

Auflage. Dudenredaktion (Hrsg.). Dudenverlag. Mannheim, Leipzig, Wien,

Zürich: 2010.

Duden. Technik. Basiswissen Schule. Hartmann, Elke und Christian Hein

(Hrsg.). 2., aktualisierte Auflage. T�šínská tiskárna. �eský T�šín: 2004.

Einführung in die Schulpädagogik und die Unterrichtsplanung. Petersen, Jörg

und Gerd-Bodo Reinert (Hrsg.). 7. überarbeitete und aktualisierte Auflage.

Auer Verlag. Donauwörth: 2010.

Fertigungsverfahren. Sautter, Rudolf. Vogel Verlag. Würzburg: 1997.

Realschule – Richtlinien und Lehrpläne. Technik. Ministerium für Schule und

Weiterbildung des Landes Nordrhein-Westfalen. Ritterbach Verlag. Frechen:

1986.

Schulpraktikum. Eine Orientierungshilfe zum Lernen und Lehren.

Kretschmer, Horst und Joachim Stary. Cornelsen. Berlin: 1998.

Unterricht planen. Handlungsorientierte Didaktik Teil 1. Becker, Georg E..

Beltz Verlag. Weinheim und Basel: 2007.

http://www.dgtb.de/technikunterricht/unterrichtsmaterialien/kunststofftechnolo

gie.html

zuletzt besucht am 16.02.2011, 8.40 Uhr.

http://www.dgtb.de/technikunterricht/unterrichtsmaterialien/mehrteilige-

werkstuecke.html




25



http://www.uni-muenster.de/Physik.TD/Hein/einfuehrungindietechnik.html


8. Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Steckspiel

Abbildung 2: Flaschenöffner aus Messing

Abbildung 3: Steckwürfel

Abbildung 4: Solartaschenlampe

Abbildung 5: Zweites Steckwürfelgehäuse

I

9. Anhang

I. Handreichung 1: Steckspiel…………………………………..II

II. Handreichung 2: Steckspiel…………..……………………... X

III. Handreichung 3: Steckspiel..……………………............XVIII

IV. Handreichung 1: Flaschenöffner…………………...……XXVI

V. Handreichung 2: Flaschenöffner………………………...XXIX

VI. Handreichung 3: Flaschenöffner……….......................XXXII

VII. Handreichung 1: Steckwürfel…………………………...XXXV

VIII. Handreichung 2: Steckwürfel………………………….....XLIII

IX. Handreichung 3: Steckwürfel…………............................XLX

X. Handreichung 1: Solartaschenlampe………………….....LVII

XI. Handreichung 2: Solartaschenlampe…………………....LXIX

XII. Handreichung 3: Solartaschenlampe………….……...LXXXII

XIII. Zweites Steckwürfelgehäuse……………………………..XCIV

XIV. Systematik der Fertigungsverfahren nach DIN 8580….XCIV

XV. Liste der Werkstücke…………………………………........XCV

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VII

IX. Zweites Steckwürfelgehäuse

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16

14,5

125

125

ø8

16

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25 dick

Grundflächenholz

VIII


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125

Deckelplatte

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125

15

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Rahmenholz

X

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XV


14,5 16

16

14,5

125

125

ø8

16

16 16

25 dick

Grundflächenholz

XVI


5 dick

125

Deckelplatte

XVII


125

15

7 dick

Rahmenholz

XVIII

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XIX

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XXIII

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16

14,5

125

125

ø8

16

16 16

25 dick

Grundflächenholz

Name; Klasse: Datum:

XXIV


5 dick

125

Deckelplatte

XXV



125

15

7 dick

Rahmenholz

XXVI

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XXXV

Steckwürfel

aus Holz, Messing und Acrylglas

XXXVI

Steckwürfel


Wenn du diese Bauteile verwendest, kannst du aus ihnen einen Würfel zusammensetzen.

Welche Würfel möchtest du aus welchem Material herstellen?

a) Material:_________ b) Material:____________________

c) Material: _ d) Material:____________________

e) Material:_____ _____ f) Material: __

g) Material:____________________ h) Material:____________________

XXXVII

1. Materialliste

Wie viele Würfel benötigst du jeweils?

Nummer Material Würfelanzahl

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

Wie viele Würfel benötigst du aus jedem Material?


1 Holz

2 Messing

3 Acryl

Die Größe eines einzelnen Würfels beträgt:

15 x 15 x 15 mm3

XXXVIII

2. Vorgehensweise

Welche Arbeitsschritte und welches Werkzeug sind notwendig um die Tetrisbauteile

herzustellen?

Ergänze die Tabellen so, dass du vollständige Arbeitsablaufpläne hast.

I. Arbeitsablaufplan Holzwürfel

Nummer Arbeitsschritte

(Was machst du?)

Werkzeuge

(Welche Werkzeuge brauchst du?)

1 anzeichnen und anreißen

2 Säge

3 entgraten, Kanten brechen

4 kontrollmessen und auf Winkligkeit prüfen Messschieber, Winkel

5 winklig feilen

6 verleimen

Holzwürfel

XXXIX

II. Arbeitsablaufplan Messingwürfel

Nummer Arbeitsschritte Werkzeuge

1 Anreißnadel, Messschieber, (Winkel)

2 sägen

3 Feile, Schlichtfeile

4 kontrollmessen und auf Winkligkeit prüfen

5 winklig feilen Feile, Winkel, Messschieber

6 reinigen

7 2-Komponentenkleber

Bei dem Zusammenkleben der einzelnen Würfel brauchst du nicht viel Kleber!

Messingwürfel

XL

III. Arbeitsablaufplan Acrylglaswürfel

Hier siehst du den Arbeitsablaufplan für die Acrylglaswürfel. Bei der Herstellung

kannst du dich an diesem orientieren.

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Bei dem Zusammenkleben der einzelnen Würfel, solltest du nur wenig

Chloroform benutzen!

Acrylglasgehäuse


1 anzeichnen Edding, Streichmaß

2 sägen Bügelsäge, Gehrungssäge

3 feilen, entgraten Feile, Klinge, Metallkante


5 winklig feilen Feilen, Messschieber, Winkel

6 schleifen Wasser, Schmirgelpapier

7 polieren Schwabbel, Polierpaste,

Standbohrmaschine

8 reinigen Ethanol

9 kleben Chloroform, Pipette

XLI

IV.Gehäuse aus Plexiglas

Damit der Würfel nicht auseinander fällt, wenn du ihn für eine längere Zeit auf einen Tisch

stellst, ist ein Acrylglasgehäuse sinnvoll.

Hier siehst du ein Beispiel für ein Gehäuse. Es besteht aus einer Bodenplatte und

4 Seitenwänden. Jeweils 2 Seitenwände haben dieselben Maße. Die

Acrylglasplatten werden auf Stoß zusammengeklebt.

Welche Maße brauchst du? Fülle die Tabelle aus.

Nummer Anzahl Material Maße

1 1 Acrylglas / Bodenplatte

2 2 Acrylglas / Seitenwände

3 2 Acrylglas / Seitenwände

XLII

V. Arbeitsablaufplan Plexiglasgehäuse

Wie musst du vorgehen, um das Gehäuse zu bauen?

Erstelle einen Arbeitsablaufplan.

� Tipp: Dabei kannst du dich an dem Arbeitsablaufplan für die Acrylglaswürfel

orientieren.


1 anzeichnen und anreißen Edding, Anreißnadel, Streichmaß



4 kontrollmessen Messschieber


6 polieren Schwabbel, Polierpaste, Standbohrmaschine

7 reinigen Ethanol

8 kleben Chloroform, Pipette, Winkel

3. Fertigungsverfahren

Überprüfe diese Liste. Ist die Liste vollständig?

Ergänze die Liste, falls notwendig.

- Trennen / schleifen

- Trennen / polieren

- Fügen / kleben

-

-

-

XLIII

Steckwürfel


XLIV

Steckwürfel


1. Skizze

Welche Tetrisbauteile möchtest du verwenden?

Skizziere diese und entscheide was für ein Material du benutzen möchtest.

(Falls notwendig, kannst du die Form auch etwas abändern.)

a) Material: _____ , b) Material:_____________________

Würfelanzahl:_________________________ Würfelanzahl:___________________

c) Material: _____ , d) Material:_____________________


e) Material: _____ , f) Material:_____________________


XLV

2. Materialliste

Wie viele Würfel benötigst du je Material?

Nr. Material Würfelanzahl

1 Holz

2 Messing

3 Acrylglas

4 Gesamt


15 x 15 x 15 mm³

Holzwürfel Messingwürfel

XLVI

3. Vorgehensweise

Welche Arbeitsschritte und welches Werkzeug sind notwendig um die

Tetrisbauteile herzustellen?

Schreibe für jedes Material einen Arbeitsablaufplan.



(Was wird gemacht?)

Werkzeuge

(Welche Werkzeuge werden benutzt?)

Acrylglasgehäuse

XLVII



(Was wird gemacht?)

Werkzeuge




(Was wird gemacht?)

Werkzeuge


XLVIII

IV. Gehäuse aus Plexiglas

Damit der Würfel nicht auseinander fällt, wenn du ihn für eine längere Zeit auf

einen Tisch stellst, ist ein Acrylglasgehäuse sinnvoll.

Fertige eine Skizze an.

Beachte hierbei, dass dein zusammengesetzter Würfel in das Gehäuse

passen sollte.

Welches Material und welche Maße benötigst du?

Nummer Anzahl Material Name Maße

Acryl

Acryl

Acryl

XLIX

V. Arbeitsablaufplan Acrylglasgehäuse


Erstelle einen Arbeitsablaufplan.


(Was wird gemacht?)

Werkzeuge


4. Fertigkeiten und Fertigungsverfahren

Welche Fertigkeiten und Fertigungsverfahren hast du angewendet?

Schreibe sie auf.

-

-

-

-

-

-

-

L

Steckwürfel


LI

Steckwürfel


Wenn du diese Bauteile verwendest, kannst du aus ihnen einen Würfel zusammensetzen.

Welche Würfel möchtest du aus welchem Material herstellen?

a) Material:_________ b) Material:____________________

c) Material: _ d) Material:____________________

e) Material:_____ _____ f) Material: __

g) Material:____________________ h) Material:____________________

LII

1. Materialliste

Wie viele Würfel benötigst du jeweils?


a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

Wie viele Würfel benötigst du aus jedem Material?


1 Holz

2 Messing

3 Acryl


15 x 15 x 15 mm3

LIII

2. Vorgehensweise

Welche Arbeitsschritte und welches Werkzeug sind notwendig um die Tetrisbauteile

herzustellen?

Hier siehst du für jedes Material einen Arbeitsablaufplan. Bei der Herstellung

kannst du dich an diesen orientieren.


Nummer Arbeitsschritt Werkzeug

1 anzeichnen und anreißen Bleistift, Streichmaß

2 sägen Säge, Gehrungssäge

3 entgraten, Kanten brechen Schmirgelpapier



6 verleimen Leim, Einspannvorrichtung,

feuchter Lappen



1 anreißen Anreißnadel, Messschieber,

(Winkel)

2 sägen Bügelsäge

3 feilen, entgraten Feile, Schlichtfeile



6 reinigen Aceton

7 kleben 2-Komponentenkleber

Bei dem Zusammenkleben der einzelnen Würfel brauchst du nicht viel Kleber!

LIV



1 anzeichnen Edding, Streichmaß




5 winklig feilen Feilen, Messschieber, Winkel


7 polieren Schwabbel, Polierpaste,

Standbohrmaschine

8 reinigen Ethanol

9 kleben Chloroform, Pipette

Bei dem Zusammenkleben der einzelnen Würfel, solltest du nur wenig

Chloroform benutzen!

Holzwürfel Messingwürfel

Acrylglasgehäuse

LV

IV.Gehäuse aus Plexiglas

Damit der Würfel nicht auseinander fällt, wenn du ihn für eine längere Zeit auf einen Tisch

stellst, ist ein Acrylglasgehäuse sinnvoll.

Hier siehst du ein Beispiel für ein Gehäuse. Es besteht aus einer Bodenplatte und

4 Seitenwänden. Jeweils 2 Seitenwände haben dieselben Maße. Die

Acrylglasplatten werden auf Stoß zusammengeklebt.

Diese Maße brauchst du:

Nummer Anzahl Material Maße

1 1 Acrylglas / Bodenplatte 52 x 52 x 3

2 2 Acrylglas / Seitenwände 46 x 46 x 3

3 2 Acrylglas / Seitenwände 52 x 46 x 3

LVI

V. Arbeitsablaufplan Plexiglasgehäuse


Hier siehst du wieder einen Arbeitsablaufplan, der dir bei der Fertigung

helfen soll.


1 anzeichnen und anreißen Edding, Anreißnadel, Streichmaß



4 kontrollmessen Messschieber


6 polieren Schwabbel, Polierpaste, Standbohrmaschine

7 reinigen Ethanol

8 kleben Chloroform, Pipette, Winkel


Überprüfe diese Liste. Ist die Liste vollständig?

Fertigkeiten:

- skizzieren

- planen

- auf Winkligkeit prüfen

Fertigungsverfahren:

- Trennen / sägen

- Trennen / feilen, schleifen und polieren

- Fügen / kleben und leimen

LVII

Solartaschenlampe

LVIII

1. Schaltplan

Hier siehst du den Schaltplan für die Solartaschenlampe.

Erkläre in eigenen Worten die Funktionsweise.

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________

LIX

2. Arbeitsablaufplan: Außengehäuse

Zuerst soll das äußere Gehäuse gebaut werden.

Hierzu kannst du dir die Zeichnung anschauen.

Ergänze die Tabelle.

Nummer

Arbeitsschritte

(Was machst du?)

Werkzeuge


1 anzeichnen

2 Säge

3 Kanten brechen

4

Schmirgelpapier, Wasser,

Schwabbel, Polierpaste,

Standbohrmaschine

5 anzeichnen der Bohrungen

6 anreißen Anreißnadel

7 bohren

8 Senker, Standbohrmaschine

9 biegen Erwärmmaschine, Biegelade

10 Ethanol

LX

3. Arbeitsablaufplan: Innengehäuse

Nun muss noch das 2. Gehäuseteil gebaut werden.

Dafür ist hier wieder ein Arbeitsablaufplan.


1 anzeichnen der Bohrungen Stahllineal, Edding, Winkel


3 bohren Bohrer, Standbohrmaschine

4 senken Senker, Standbohrmaschine

5 Kanten brechen Feile

6 polieren



Standbohrmaschine

7 biegen Biegelade, Ermärmmaschine

8 reinigen Ethanol

4. Arbeitsablaufplan: Schienen und Positionshalter

Um das Solarmodul und die Platine zu fixieren, müssen 2 Schienen und 1 Positionshalter

angefertigt werden.

Fülle die leeren Felder in der Tabelle aus!


1 Streichmaß, Edding

2 sägen

3 Feile

4 kontrollmessen und auf Winkligkeit

prüfen

5 polieren

6 reinigen

LXI

5. Leiterplatte

Um die Platine herzustellen brauchst du diese Vorlage.

Für die Bohrungen kannst du einen 1 mm Bohrer verwenden.

� bohre die Löcher

� messe die Widerstände

� löte ein

�)��Löte zuerst die kleinen Bauteile ein.

�� Pass auf, dass du die Diode richtig herum einlötest.

6. Zusammenbau

Nachdem du alle Einzelteile gebaut hast, sollen diese zusammengefügt werden.

Schreibe dein Vorgehen auf.


1

2

3

4

LXII


Überprüfe diese Liste.

Ist die Liste vollständig?

Fertigkeiten:

- skizzieren

- planen


- anzeichnen

- entgraten

-

-


- Trennen / Spanen mit geometrisch bestimmter Schneide / sägen, senken

- Trennen / Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide / schleifen und polieren



- Umformen / Biegen / Biegen mit drehender Werkzeugbewegung / Schwenkbiegen /

biegen

-

-

-

LXIII

8. Materialliste

Nr. Material Maß / Bezeichnung / Bauart ? Anzahl

1 Solarmodul ME 5V – 30: 37 x 65 x 3,8 1

2 Speicher-Akku 3,6 V 80 mA 1

3 Diode 1N4148 1

4 ummantelter Draht 130 x ø 1 2

5 Widerstand R1 20 � 1


7 Schalter APEN 2 – D8 1

8 LED 3 – Farb RGB- LED – 5 –

Rainbow 1

9 LED LAMP 5 Weiss LW 510 1

10 Platinenbasismaterial 32 x 50 x 1,5 1

11 Schraube M3 2

12 Abstandsbolzen M3, Länge: 35 1

13 LED-Fassung Chrom/Außenreflektor LED

Ø 5 mm, Befestigung M6 x 0,5 2

14 Ethanol 1

15 Chloroform 1

16 Acrylpositionshalter 20 x 6 x 6 1

17 Acrylgehäuse 101 x 85 x 4 1

18 Acrylinnenleben 39 x 121 x 4 1

19 Acrylschiene 6 x 65 x 6 2


3

40

70 85

15

32

101

4 dick

Außengehäuse

LXIV

9. Werkzeugliste

Nr. Werkzeug Anzahl

1 Lötkolben 1

2 Lot 1

3 Lötlack 1

4 Erwärmmaschine 1

5 Biegelade 1

6 Ø 1 Bohrer 1

7 Ø 3 Bohrer 1

8 Ø 6,5 Bohrer 1

9 Ø 8,5 Bohrer 1

10 Standbohrmaschine 1

11 Schraubenzieher 1

12 Stahllineal 1

13 Edding 1

14 Schleifpapier 1

15 Feile 1

16 Schwabbel [Baumwoll – Ring] 1

17 Polierpaste 1

18 H-Winkel 1

19 Senker 1

20 Anreißnadel 1

21 Pipette 1

22 Säge 1


18

16 27

121

27

12

39

ø6,5

ø8,5

4 dick

Innengehäuse

LXV


65

6 6 dick

Schiene

LXVI


20

6

6 di

ck

Positionshalter

LXVII

8. Materialliste




3 Diode 1N4148 1






Rainbow 1



11 Schraube M3 2




14 Ethanol 1

15 Chloroform 1





LXVIII

9. Werkzeugliste

Nr. Werkzeug Anzahl

1 Lötkolben 1

2 Lot 1

3 Lötlack 1

4 Erwärmmaschine 1

5 Biegelade 1

6 Ø 1 Bohrer 1

7 Ø 3 Bohrer 1

8 Ø 6,5 Bohrer 1

9 Ø 8,5 Bohrer 1



12 Stahllineal 1

13 Edding 1

14 Schleifpapier 1

15 Feile 1


17 Polierpaste 1

18 H-Winkel 1

19 Senker 1

20 Anreißnadel 1

21 Pipette 1

22 Säge 1

LXIX

Solartaschenlampe

LXX

1. Schaltplan



________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________

LXXI



Hierzu kannst du dir die Zeichnungen anschauen.

Überlege welche Arbeitsschritte du durchführen musst und welches Werkzeug jeweils

benötigt wird.

Dafür kannst du die Tabelle ausfüllen und so einen Arbeitsablaufplan erstellen.


(Was machst du?)

Werkzeuge


LXXII



Fülle hierfür wieder die Tabelle aus, damit du dich später beim Bauen an diesem

Arbeitsablaufplan orientieren kannst.


(Was machst du?)

Werkzeuge


LXXIII


Um das Solarpanel und die Platine zu fixieren, müssen 2 Schienen und 1 Positionshalter

angefertigt werden.

Schreibe dafür einen Arbeitsablaufplan.


(Was machst du?)

Werkzeuge


LXXIV

5. Leiterplatte





� löte ein


�,� Pass auf, dass du die Diode richtig herum einlötest.

6. Zusammenbau


Schreibe dein Vorgehen auf.


(Was machst du?)

Werkzeuge


LXXV


Welche Fertigungsverfahren und Fertigkeiten hast du angewendet?

Schreibe eine Liste.

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

LXXVI


3

40

70 85

15

32

101

4 dick

Außengehäuse

LXXVII


18

16 27

121

27

12

39

ø6,5

ø8,5

4 dick

Innengehäuse

LXXVIII


65

6 6 dick

Schiene

LXXIX


20

6

6 di

ck

Positionshalter

LXXX

8. Materialliste




3 Diode 1N4148 1






Rainbow 1



11 Schraube M3 2




14 Ethanol 1

15 Chloroform 1





LXXXI

9. Werkzeugliste

Nr. Werkzeug Anzahl

1 Lötkolben 1

2 Lot 1

3 Lötlack 1

4 Erwärmmaschine 1

5 Biegelade 1

6 Ø 1 Bohrer 1

7 Ø 3 Bohrer 1

8 Ø 6,5 Bohrer 1

9 Ø 8,5 Bohrer 1



12 Stahllineal 1

13 Edding 1

14 Schleifpapier 1

15 Feile 1


17 Polierpaste 1

18 H-Winkel 1

19 Senker 1

20 Anreißnadel 1

21 Pipette 1

22 Säge 1

LXXXII

Solartaschenlampe

LXXXIII

1. Schaltplan



________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________

LXXXIV



Hierzu kannst du dir die Zeichnung anschauen.

Damit du eine Orientierungshilfe bei der Fertigung der Solartaschenlampe hast, siehst du

hier einen Arbeitsablaufplan für das Außengehäuse.


1 anzeichnen

Stahllineal / Streichmaß,

Edding

2 absägen Säge


4 polieren



Standbohrmaschine





9 biegen Erwärmmaschine, Biegelade

10 reinigen Ethanol

LXXXV



Dafür ist hier wieder ein Arbeitsablaufplan.







6 polieren



Standbohrmaschine

7 biegen Biegelade, Ermärmmaschine

8 reinigen Ethanol


Um das Solarmodul und die Platine zu fixieren, müssen 2 Schienen und 1 Positionshalter

angefertigt werden.


1 anzeichnen

Stahllineal / Streichmaß,

Edding

2 sägen Säge


4 kontrollmessen und auf Winkligkeit

prüfen Messschieber, Winkel

5 polieren

Schleifpapier, Schwabbel,

Polierpaste,

Standbohrmaschine

6 reinigen Ethanol

LXXXVI

5. Leiterplatte





� löte ein


�� Pass auf, dass du die Diode richtig herum einlötest.

6. Zusammenbau



1 Solarmodul fixieren Pipette, Chloroform

2 Platine fixieren Pipette, Chloroform

3 Solarmodul und Platine durch

Draht verbinden

Lötkolben, Lot

4 äußeres und inneres Gehäuse

verschrauben

Schraubenzieher

LXXXVII


Überprüfe diese Liste.

Ist die Liste vollständig?

Fertigkeiten:

- skizzieren

- planen


- messen

- anzeichnen

- anreißen

- entgraten


- Trennen / Spanen mit geometrisch bestimmter Schneide / sägen, senken und bohren

- Trennen / Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide / feilen, schleifen und

polieren


- Fügen / Fügen durch Kleben / kleben


- Fügen / Fügen durch Löten / löten

- Umformen / Biegen / Biegen mit drehender Werkzeugbewegung / Schwenkbiegen /

biegen

LXXXVIII


3

40

70 85

15

32

101

4 dick

Außengehäuse

LXXXIX


18

16 27

121

27

12

39

ø6,5

ø8,5

4 dick

Innengehäuse

XC


65

6

6 dick

Schiene

XCI


20

6

6 di

ck

Positionshalter

XCII

8. Materialliste




3 Diode 1N4148 1






Rainbow 1



11 Schraube M3 2




14 Ethanol 1

15 Chloroform 1





XCIII

9. Werkzeugliste

Nr. Werkzeug Anzahl

1 Lötkolben 1

2 Lot 1

3 Lötlack 1

4 Erwärmmaschine 1

5 Biegelade 1

6 Ø 1 Bohrer 1

7 Ø 3 Bohrer 1

8 Ø 6,5 Bohrer 1

9 Ø 8,5 Bohrer 1



12 Stahllineal 1

13 Edding 1

14 Schleifpapier 1

15 Feile 1


17 Polierpaste 1

18 H-Winkel 1

19 Senker 1

20 Anreißnadel 1

21 Pipette 1

22 Säge 1

XCIV

XIII. Zweites Steckwürfelgehäuse

Abb. 5

XIV. Systematik der Fertigungsverfahren nach DIN 8580

Zusammenhalt schaffen Zusammenhalt beibehalten Zusammenhalt vermindern Hauptgruppe 1 Hauptgruppe 2 Hauptgruppe 3 Urformen Umformen Trennen

Zusammenhalt vermehren Stoffeigenschaften ändern Hauptgruppe 4 Hauptgruppe 5 Hauptgruppe 6

Fügen Beschichten Stoffeigenschaften ändern

XCV

XV. Liste der Werkstücke

Diese Werkstücke wurden von den Lehrern genannt.

- Kugelschreiberhalter

- 4-gewinnt-Spiel

- Kerzenständer

- Puzzle

- Bilderrahmen

- Buchstützen

- Werkzeugkiste

- Brückenbau

- Bootsbaus

- Schlüsselkasten

- Da Vinci Maschine (Modell)

- Grill

- Setzkasten mit Uhr

- Sesam-Öffne-Dich (Geheimtruhe)

- Stern mit Lichterkette

- Miniaturorgel

- Soma-Würfel

- Fachwerkhaus (Modell)

- Hocker

- Sonnenuhr

- Trecker

Von dieser Homepage sind die folgenden Werkstücke.


- Bildhalter aus Stahl

- Grillzange aus Holz

- Haarbürste aus Holz

- Herz aus Holz

- Auto aus Holz

- Holzlöffel

XCVI

- Motorrad aus Holz

- Ölleuchte aus Holz

- Tablett aus Holz und Stein

- Dosenöffner aus Holz

- Flaschenöffner aus Aluminium

Dies ist der Ursprung der nachstehenden Liste.


- Acrylglasuhr

- Automodell

- Briefbeschwerer

- Brückenbau

- CD-Ständer

- Katamaran aus Kunststoff

- Kerzenständer aus Metall

- Kleiderhaken aus Metall

- Kugellabyrinth

- Kugelschreiberhalter

- Schiffsmodelle

- Nusspresse

- Schlüsselanhänger

- Steckspiel aus Metall

- Wanduhr aus Holz

- Würfel aus Metall

- Zauberkreuz aus Holz

Von der Homepage des DGTB sind diese Projektvorschläge.

- Serviettenhalter

- Teigschaber

- Solartaschenlampe

- Spardose aus Acryl

- Styroporschneider

- Logikbrettspiel

- Buchstützen

XCVII

- 3-teiliger Knoten

- Stirlingmotor

XCVIII

Plagiatserklärung

Hiermit versichere ich, dass die vorliegende Arbeit über

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………….selbständig verfasst worden ist, dass keine

anderen Quellen und Hilfsmittel als die angegebenen benutzt worden sind und dass die

Stellen der Arbeit, die anderen Werken – auch elektronischen Medien – dem Wortlaut

oder Sinn nach entnommen wurden, auf jeden Fall unter Angabe der Quelle als

Entlehnung kenntlich gemacht worden sind.

....................................................

(Unterschrift)

Entwicklung fertigungstechnischer Projekte für den ... · Soma-Würfel Steckspiel Tabelle 1...

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