Technik: Willkommen im Fachbereich

Ziel dieser Unterrichtseinheit ist es, Auszubildende in metallverarbeitenden Berufen für die Gefährdungsfaktoren im Umgang mit Zerspanungsmaschinen zu sensibilisieren und sie für die konsequente Einhaltung der Sicherheitsregeln zu motivieren. Die Arbeit an Zerspanungsmaschinen scheint auf den ersten Blick nicht besonders schwierig zu sein, birgt aber doch ein hohes Verletzungsrisiko . Mangelhafte Unterweisung, Fehler beim Arbeiten, aber auch Unterschätzung der Gefahren und mangelnde Übung verursachen jedes Jahr immerhin fast 3.000 meldepflichtige Arbeitsunfälle an konventionellen Zerspanungsmaschinen. Drehen, Bohren, Fräsen sind Tätigkeiten, die die Auszubildenden der industriellen Metallberufe relativ früh innerhalb der berufspraktischen Ausbildung lernen. Zu diesem Zeitpunkt ist aber erfahrungsgemäß das Bewusstsein der jungen Leute für das Erkennen von Gefahren noch nicht ausreichend entwickelt. Es ist deshalb sinnvoll, zu einem späteren Ausbildungszeitpunkt noch einmal auf die Gefährdungen und die entsprechenden Schutzmaßnahmen zurückzukommen. Um das an sich sehr komplexe Thema fassbar zu machen, ist eine gewisse didaktische Reduktion nötig. Ansonsten verlieren sich Lehrende und Lernende schnell in sehr komplexen Teilaspekten wie der Herstellung und Sicherheit von Zerspanungsmaschinen, Inverkehrbringen, CE-Kennzeichnung, harmonisierter Normung und europäischem Maschinenrecht. Das wiederum überfordert junge Berufsanfänger und -anfängerinnen und wirkt letztendlich demotivierend und kontraproduktiv. Ebenso verhält es sich mit dem Themenkomplex "Gefährdungsbeurteilung". Auch hier bietet das vorliegende Unterrichtsmaterial didaktisch reduziertes Basiswissen ohne Anspruch auf Vollständigkeit. Die Lehrmaterialien sind in Module mit jeweils unterschiedlichen Leistungsanforderungen gegliedert und bieten der Lehrkraft somit Möglichkeiten zur Differenzierung. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler formulieren Gefährdungsfaktoren beim Arbeiten an Zerspanungsmaschinen. lernen die grundlegende Herangehensweise an eine Gefährdungsbeurteilung kennen. formulieren die wichtigsten Schutzmaßnahmen für sicheres Arbeiten mit Zerspanungsmaschinen. Methodenkompetenz Die Schülerinnen und Schüler filtern Informationen aus einem Lehrfilm. erarbeiten selbstständig die wichtigsten Gefährdungen und Schutzmaßnahmen an Zerspanungsmaschinen. planen und führen kleinere betriebsinterne Projekte (Unterweisung) durch. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler stärken durch Gruppenarbeit ihre Teamfähigkeit und üben wertschätzendes Verhalten ein. werden motiviert, Eigenverantwortung zu übernehmen. entwickeln und erweitern in der Projektarbeit ihre kommunikativen Fähigkeiten gegenüber Vorgesetzten und jüngeren Kolleginnen und Kollegen.

Diese Unterrichtseinheit zum Thema Werkstoffe bietet ein Beispiel für eine Einführung in die Werkstoffkunde mittels einer Internetrecherche in Gruppenarbeit. Dabei werden möglichst viele Sinneskanäle angesprochen und verschiedene Präsentationsformen geübt.Je nach Werkstück und dessen Verwendungszweck bedarf es passender Werkstoffe und damit auch eines Wissens über Werkstoffe. Nach einem haptisch-visuellen Einstieg recherchieren die Lernenden in Partner- oder Gruppenarbeit im Internet und entdecken dabei interessante Informationen über Stahl, Eisen, Kupfer, Aluminium, Kunststoffe und Schneidstoffe. Mithilfe von QR-Codes auf dem begleitenden Arbeitsblatt gelangen die Schülerinnen und Schüler zu informativen Webseiten, auf denen sie die Antworten zu ihren Arbeitsaufträgen ermitteln können. Zum Abschluss der Unterrichtseinheit präsentieren sie die Ergebnisse ihrer Klasse Die Unterrichtseinheit kann in der Berufsschule im Fach Metalltechnik, an Haupt- oder Realschulen im Fach Technik oder im Technischen Gymnasium eingesetzt werden.Um das Interesse der Lernenden zu wecken, werden den Schülerinnen und Schülern zu Beginn Werkstücke, die die Lehrkraft mitgebracht hat, präsentiert. Diese sollten aus verschiedenen Werkstoffen hergestellt sein, damit bereits hier deutlich wird, dass verschiedene Werkstoffe benötigt werden, je nach Verwendungszweck eines Werkstücks und den Anforderungen daran. Das Bild der Werkstoff-Einteilung aus dem ersten Arbeitsblatt, welches die Lehrkraft zuvor in Teile geschnitten und in Umschlägen verpackt hat, erhalten jeweils vier Lernende zusammen als Schnipselsammlung. Diese sollen sie nun richtig ordnen. Kontrolliert wird ihre Lösung, indem das Arbeitsblatt projiziert und kommentiert wird. Aus diesem ergeben sich dann die thematischen Gruppenzusammensetzungen, die auf dem nächstfolgenden Arbeitsblatt zu finden sind: Stahl, Eisen-Gusswerkstoffe, Schneidstoffe, Aluminium, Kupfer und Kunststoffe. Zum Gruppenthema "Schneidstoffe" ist anzumerken, dass Schneidstoffe auch aus Stählen, Keramik oder künstlichen Werkstoffen (Industrie-Diamant) bestehen können. Aufgrund der Nennung der Hartmetalle in der Gruppe der Verbundwerkstoffe wird die Schneidstoffaufgabe hier zugeordnet. Im Anschluss daran finden sich die Lernenden in Gruppen oder Partnerteams zusammen, wählen ein für sie ansprechendes Thema aus und begeben sich auf eine Internet-Recherche, sobald sie den zugehörigen Aufgabenabschnitt des Arbeitsblattes erhalten haben. Sind alle Informationen zusammengetragen, werden sie für eine Präsentation aufbereitet. Dabei können die Lernenden die Darstellungsform nach eigener Präferenz wählen – ob klassische Plakatkreationen oder moderne Miro-Boards, alles ist erlaubt. Am Ende erfolgt eine Evaluierung der Unterrichtseinheit im Plenum. Die Schülerinnen und Schüler erkennen, dass Anforderungen an das Werkstück und dessen Verwendungszweck für die Auswahl von Werkstoffen eine wichtige Rolle spielen. können eine Werkstoffeinteilung darstellen. sammeln in Gruppen Informationen zu einem Werkstoff bzw. zu einer Werkstoffgruppe im Internet. selektieren in Gruppen wichtige Informationen und bündeln diese anschaulich in einer Präsentationsform. präsentieren ihre Ergebnisse.

Diese Unterrichtsreihe stellt Berufsschulen Materialien zur Verfügung, die eine Einführung in die Mikrocontroller-Programmierung am Beispiel des Arduino ermöglichen. Dabei kann gänzlich auf Hardware verzichtet werden, denn die Simulation bietet eine vollständige und leicht bedienbare Virtualisierung. Der Beitrag entstand im Rahmen des von der Deutsche Telekom Stiftung geförderten Projekts "Berufsschule digital". Der Arduino ist ein Mikrocontroller und Open Source-Projekt von Massimo Banzai und David Cuartielles aus dem Jahr 2005. Hard- und Software sind im Internet unter einer Creative-Commons-Lizenz frei verfügbar. Ein Mikrocontroller besteht aus einem Prozessor und verschiedenen Peripherie-Elementen. In vielen Haushaltsgeräten oder Maschinen werden Mikrocontroller für zahlreiche Aufgaben eingesetzt. So findet man diese in Waschmaschinen, Fernsehgeräten, Fernbedienungen, Druckern, aber auch in Fahrzeugen, zum Beispiel für die Steuerung von Fensterhebern, Airbags oder Klimaanlagen. Dieses Unterrichtsmaterial für die Berufsschulfächer Elektrotechnik und Metalltechnik umfasst eine Einführung für die Lehrkraft sowie die Schülerinnen und Schüler in Form einer PowerPoint-Präsentation. Vorbereitet sind sieben Unterrichtseinheiten , für die lediglich pro Schülerin oder Schüler ein Computer mit Internetverbindung benötigt wird. Die Programmier-Aufgaben lassen sich komplett am Bildschirm bearbeiten. Die Unterrichtseinheiten orientieren sich an einem Pkw, der mit Sensoren und Programmen in seinen Funktionen erweitert wird , zum Beispiel durch ein automatisches Abblendlicht, einen Parksensor und eine automatische Abstandsregelung. Vorkenntnisse Die Lernenden benötigen keine Vorkenntnisse in Programmierung. Sie sollten aber über grundlegende Computerkenntnisse verfügen. Didaktische Analyse Das Thema Programmieren ist generell von Relevanz für alle Schülerinnen und Schüler, denn die Digitalisierung bringt immer mehr Automatisierung und Künstliche Intelligenz (KI) in den Alltag der Menschen. Die Schülerinnen und Schüler von heute sollten im Hinblick auf ihre Zukunft grundlegende Zusammenhänge der Programmierung kennen, um die Möglichkeiten aber auch Beschränkungen von Software zu erfassen. Heutiges Programmieren findet kaum noch auf einem leeren Blatt Papier statt. Programmcode wird heute aus dem Internet geladen, analysiert, wiederverwendet und abgeändert. Wichtig ist es, wiederverwendeten Programmcode vollständig verstanden zu haben, um ihn für eigene Projekte zu benutzen. Die Lehrkraft sollte die Schülerinnen und Schüler zu dieser Vorgehensweise anhalten. Mithilfe einer detaillierten Kommentierung des Programmcodes kann sichergestellt werden, dass bei den Lernenden das notwendige Verständnis vorhanden ist. Methodische Analyse Die Lerneinheiten sowie die Lösungen sind auf tinkercad.com vorbereitet und werden auch dort von den Lernenden bearbeitet. Die Lehrkraft kann die Schülerinnen und Schüler bei TinkerCAD als Klasse einladen oder Einzel-Accounts durch die Schülerinnen und Schüler erstellen lassen, die dann auch zuhause genutzt werden können. Weiterhin ist es möglich, die Aufgaben mit realen Bauteilen und Mikrocontrollern zu bearbeiten, weil sowohl Programmier-Code als auch Hardware identisch in der Simulation abgebildet werden. Entsprechende Hardware-Sets sind kostengünstig frei erhältlich. Für Schülerinnen und Schüler mit Vorkenntnissen enthält jede Unterrichtseinheit eine Aufgabe für "Profis". Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen grundlegende Programmier-Techniken kennen. lernen einen Mikrocontroller (Arduino) kennen. nutzen eine Virtualisierung für Programmierzwecke (tinkercad.com). Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler nutzen digitale Werkzeuge für die Lösung alltäglicher Aufgaben mithilfe von Elektronik. erkennen Algorithmen und ändern diese für die Lösung der Aufgaben ab. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen selbstorganisiert mit vorbereitetem Material. unterstützen sich gegebenenfalls in Partnerarbeit bei der Lösung der Aufgaben.

Diese Unterrichtsmaterialien beinhalten fünf Schülerübungen zu dem Robotersystem DOBOT Magician, welches die einfache Verwendung eines Roboterarms im Unterricht erlaubt. Eine gewisse Anzahl an mitgelieferten Werkzeugen und die Ähnlichkeit zu den großen Brüdern bieten einen anschaulichen Grundeinstieg in das Themengebiet "Robotertechnik". Vorgestellt werden in dieser Einheit fünf Schülerübungen, die relativ leicht von den Schülerinnen und Schülern bearbeitet werden können. Aufgabenthemen sind das Positionieren von Werkstücken Bewegungsarten von Robotern (linear, kreisförmig, Besonderheiten) Verfahrwege und Barrieren (Drehteile durch Barrieren führen) Sortieren und Montieren (am Beispiel von Bleistiften) Betrachtung von Arbeits- und Kollisionsraum. Die Roboter werden in Klassen mit dem Ausbildungsberuf Industriemechaniker, Maschinen- und Anlagenführer sowie Metallbauer eingesetzt. Die Roboter lassen sich für eine gemeinsame Arbeitsaufgabe zusammenstellen und mit Sensoren ergänzen. Das System ist für die Arbeit in Gruppen von zwei bis vier Lernenden gut geeignet. Kollisionsprobleme Mensch - Roboter kommen nicht vor, beziehungsweise gefährden nicht die Sicherheit der Schülerinnen und Schüler. Jede Übung sollte zwischen 15 bis 30 Minuten dauern und die Ergebnisse auf den Arbeitsblättern schriftlich festgehalten werden.

Das "Sicherstellen der Betriebsfähigkeit von automatisierten Anlagen" ist ein Lernfeld für den Ausbildungsberuf zur Industriemechanikerin/ zum Industriemechaniker. In dieser Unterrichtseinheit erhalten Auszubildende einen Einblick in die Programmierung von SPS-Geräten.Anhand einer realen Funktionseinheit - eines Umsetzers für Katalysatoren - werden in der Unterrichtseinheit Funktionsabläufe mithilfe der kostenpflichtigen Software LOGOSoft programmiert, an die Steuereinheit einer LOGO!8 der Firma Siemens übertragen und die Funktion an der vorhandenen Anlage überprüft. Anbindung an den Rahmenlehrplan Zielgruppe der Unterrichtseinheit "Programmierung von automatisierten Anlagen" sind Auszubildende zur Industriemechanikerin / zum Industriemechaniker im dritten und vierten Ausbildungsjahr. Grundlage ist der Niedersächsische Rahmenlehrplan vom Juni 2004. Die Inhalte beziehen sich auf das Lernfeld 13: Sicherstellen der Betriebsfähigkeit von automatisierten Anlagen. Auswahl des Lerninhaltes Im ersten und zweiten Ausbildungsjahr zur Industriemechanikerin / zum Industriemechaniker dominieren im Bereich der Steuerungstechnik unter anderem die Pneumatik und die Elektropneumatik. In den Betrieben finden die Auszubildenden allerdings eher Steuerungen vor, die mit SPS-Geräten betrieben werden. Diesem Thema wird die Unterrichtseinheit gerecht. Den Schülerinnen und Schülern werden die Einfachheit der Programmierung der Anlagen, die Übersichtlichkeit des Systems sowie die Flexibilität der verwendeten SPS-Geräte verdeutlicht. Damit werden die Vorzüge der LOGO für abgeschlossene automatisierte Anlagen mit übersichtlichen Aufgaben dargestellt. Voraussetzungen an der Schule Die technischen Voraussetzungen für die Umsetzung der Unterrichtseinheit sind: Funktionsmodell, ausreichend Computerarbeitsplätze mit installierter Software LOGOSoft (Demoversion kostenfrei). An einem Rechner ist die kostenpflichtige Vollversion der Software LOGOSoft für den Datentransfer an die LOGO installiert. Die Inbetriebnahme weiterer Funktionsmodelle ist geplant. Sozialform Programmiertätigkeit Die einfacheren Programmieraufgaben werden in Einzelarbeit, die komplexeren in Partnerarbeit oder Dreiergruppenarbeit erledigt. Für die Komplexaufgabe (Blatt 8105, Aufgaben 6 und 7) werden die ersten drei Schritte in Grafcet und nach FUP gemeinsam an der Tafel erstellt.Die Schülerinnen und Schüler entwickeln ein Verständnis für die Softwareprogrammierung von pneumatischen Anlagen. beherrschen die Programmierung von einfachen Programmen mittels Funktionsplantechnik. optimieren technische Systeme durch die Programmierung. lernen die Vorzüge der Softwareprogrammierung kennen.

Dieser Aufbaukurs beschäftigt sich mit pneumatischen Steuerungen für besondere Aufgaben. Erarbeitet wird unter anderem die Sicherheitssteuerung, eine Schaltung mit Einknopfbedienung und mit der Option für die Betriebsarten Einzel- und Dauerbetrieb. Die Schaltungen basieren auf der Grundsteuerungen des Moduls Pneumatik I.In einem zweiten Teil wird die Funktion ausgesuchter wichtiger Komponenten betrachtet. Dafür stehen animierte Funktionsdarstellungen der Bauteile zur Verfügung. Ergänzt wird diese Unterrichtseinheit um prüfungsnahe Schaltungen, unter anderem als Vorbereitung auf die Abschlussprüfung Teil I für Industriemechanikerinnen und -mechaniker. In diesem Zusammenhang werden die vorhandenen Schaltpläne analysiert und praxisnah betrachtet. Es werden die notwendigen schaltungstechnischen Unterlagen wie das Funktionsdiagramm, die Wertetabellen und der Funktionsplan nach Grafcet (PAL-Nähe) betrachtet.Lehrkräfte können diesen Aufbaukurs im Rahmen der Ausbildung in metallischen Ausbildungsberufen des Handwerks und der Industrie gezielt einsetzen. Er wurde entwickelt für die Ausbildung von Industriemechanikern im 1. und 2. Ausbildungsjahr als Vorbereitung auf die Abschlussprüfung Teil 1. Die Unterlagen können aber auch in Berufsfachschulen, der Fachoberschule und anderen industriellen und handwerklichen Ausbildungsberufen verwendet werden. Ablauf der Unterrichtssequenz und Arbeitsmaterialien Die Unterrichtsmaterialien dienen zur der Fortführung des Themengebietes "Pneumatische Steuerungstechnik". Dazu stehen umfangreiche Arbeitsmaterialien zum Download bereit. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen Verständnis für die pneumatischen Anlagen und Komponenten entwickeln. pneumatische Schaltungen analysieren können. schaltungstechnische Unterlagen wie Pneumatikschaltplan, Funktionsdiagramm, Wertetabelle und Funktionsplan nach Grafcet erstellen und auswerten können. die Eigenschaften wichtiger pneumatischer Komponenten kennenlernen. pneumatische Bauteile auswählen und funktionsgerecht montieren können. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen ihre Lösungen mit digitalen Medien präsentieren können. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen im Team Lösungen entwickeln und technisch realisieren können. Funktionsbeispiele Die Schülerinnen und Schüler lernen die Funktion der Sicherheitssteuerung kennen. Als Funktionsbeispiele aus der Praxis kann beispielsweise eine Pressensteuerung betrachtet werden. Praktischer Hinweis Beide Schalter müssen nahezu zeitgleich gedrückt werden. Es kann kein Schalter festgesetzt werden (Besenstiel). Die beiden Schalter müssen in einem gewissen Abstand voneinander montiert werden (zum Beispiel 60 Zentimeter), damit sie sich nicht mit einer Hand bedienen lassen. Eine Tür lässt sich auf Knopfdruck öffnen und durch Betätigung desselben Knopfes wieder schließen. Die Funktion dieser komplexen Steuerung soll von den Schülerinnen und Schüler erfasst werden. Auch hier soll die Funktion einer Schaltung erfasst werden. Die Schaltung lässt die Betriebsart Einzelbetrieb, eine Aus- und Einfahrbewegung des Zylinders, und auch Dauerbetrieb, oszillierende Bewegung des Zylinders, zu. Anhand des Versuchsaufbaus soll die Funktion des Schnell-Entlüftungsventils und dessen Bedeutung von den Schülerinnen und Schülern erfasst werden. Es werden dabei zwei Schaltungen miteinander verglichen. Endlagendämpfung Die Schülerinnen und Schüler stellen die Endlagendämpfung ein und nehmen sie wieder heraus ("Aufschlagen" des Zylinders). Die Funktion wird mithilfe einer Animation verdeutlicht. Sitz- und Schieberventil Thema ist die Unterscheidung der Bauarten von Ventilen: Sitz- und Schieberventil. Zur Funktionsdarstellung werden jeweils Animationen eingesetzt. Damit lassen sich die Merkmale der beiden Ventiltypen herausarbeiten. Der Einstieg in die Thematik kann mit einem Versuch erfolgen. Dabei wird ein vorgesteuertes Ventil einem Ventil ohne Vorsteuerung gegenübergestellt. Es werden jeweils die Schaltdrücke aufgenommen und dokumentiert. Der Mindestschaltdruck wird festgestellt. Die Funktion der Ventile mit und ohne Vorsteuerung wird mithilfe einer Animation verdeutlicht. Der Versuch kann mit einem elektropneumatischen Ventil wiederholt werden. Auch hier steht eine animierte Datei zur Funktionsdarstellung zur Verfügung.

Dieser Grundlagenkurs befasst sich mit den grundlegenden Bedingungen der pneumatischen Steuerungstechnik. Es werden die einzelnen Komponenten und deren Verhalten, das Medium Druckluft, die Erzeugung der Druckluft und die besonderen Verhaltensmerkmale im pneumatischen System betrachtet.In diesem Zusammenhang werden die notwendigen schaltungstechnischen Unterlagen für pneumatische Steuerungen der Pneumatikschaltplan, das Funktionsdiagramm, die notwendigen Wertetabellen, der Funktionsplan nach Grafcet (PAL-Nähe), Stückliste und Funktionsbeschreibung in der Regel für die Steuerung eines Zylinders erstellt. Bearbeitet werden zudem verschiedene Verknüpfungsarten, beispielsweise "ODER" und "UND", verschiedenen Steuerungsarten wie Sicherheitssteuerung, zeitabhängige Steuerung, Einzelbetrieb, Dauerbetrieb, Verriegelung von Signalen, und vieles mehr. Zudem werden verschiedene Sensoren vorgestellt und getestet.Lehrkräfte können diesen Grundlagenkurs im Rahmen der Ausbildung in metallischen Ausbildungsberufen des Handwerks und der Industrie gezielt einsetzen. Er wurde entwickelt für die Ausbildung von Industriemechanikern im 1. Ausbildungsjahr als Grundlage für die Vorbereitung auf die Abschlussprüfung Teil 1. Die Unterlagen können aber auch in Berufsfachschulen und anderen industriellen und handwerklichen Ausbildungsberufen verwendet werden. Ablauf der Unterrichtssequenz und Arbeitsmaterialien Die Unterrichtsmaterialien dienen zur Einführung in das Themengebiet pneumatische Steuerungstechnik. Dazu stehen umfangreiche Arbeitsmaterialien zum Download bereit. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen Verständnis für die pneumatischen Anlagen und Komponenten entwickeln. pneumatische Schaltungen anhand der Lernsituationen entwerfen können. schaltungstechnische Unterlagen wie Pneumatikschaltplan, Funktionsdiagramm, Wertetabelle und Funktionsplan nach Grafcet erstellen können. Fehler in Anlagen eingrenzen und beheben können. die Eigenschaften wichtiger pneumatischer Komponenten kennen lernen. pneumatische Bauteile auswählen und funktionsgerecht montieren können. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen ihre Lösungen mit modernen Medien präsentieren können. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen im Team Lösungen entwickeln und technisch realisieren können. Zum Einstieg in das Thema werden verschiedene Beispiele für das Handling pneumatischer Aktoren vorgestellt. Anlagen mit pneumatischen Komponenten sind im Film der Firma Festo und in verschieden Videos aus dem Internet zu sehen. Hinzu kommt die Vorstellung pneumatischer Aktoren aus der eigenen Sammlung der Schule (reale Komponenten). Die Ausbildungsbetriebe sind uns in diesem Zusammenhang immer gerne behilflich gewesen. Komponenten Themen dieser beiden Stunden sind die Aufgabe und Funktion der Komponenten einer pneumatischen Anlage (Darstellungen in vielen Fachbüchern. Beispiel: "Bildliche Darstellung und Schaltplan einer Pneumatikanlagen" in Fachkunde Metall, Europa-Lehrmittel, 55. Auflage, Seite 470, Bild 1). Dazu kann das Arbeitsblatt des Verlags (CD mit Abbildungen wird mitgeliefert) genutzt werden. Aus Urheberschutzgründen werden Verlagsarbeitsblätter hier nicht veröffentlicht. Die Komponentenbeschreibung ist im genannten Fachbuch recht ausführlich. Inhalte können beispielweise mit der Methode Expertengespräch aufgearbeitet werden. Erstellung einer ersten Steuerung Auf Grundlage der zuvor betrachteten Steuerung werden die abgebildeten Bauteile von den Auszubildenden an ihren Arbeitsplätzen montiert. Zuvor werden Sicherheitshinweise für die Arbeit an den Schülerarbeitsplätzen gegeben. Die Lehrkraft zeigt den Schülerinnen und Schülern die Bauteile und weist sie auf die Unfallgefahr hin, wenn die Schläuche nicht richtig fixiert werden. Vorschlag Bauteile Verwendung eines 4/3-Wegeventils mit Handhebel und Raste zur Steuerung eines doppeltwirkenden Zylinders (DWZ). Es wird eine erste Schaltung montiert (Motivationssteigerung) und die Schülerinnen und Schüler werden an die Notwendigkeit der Kenntnis der Anschlussbezeichnungen herangeführt. Ergänzungsaufgabe Montage einer Schaltung mit einem 3/2-Wegeventil und einem einfachwirkender Zylinder (EWZ) Dieser Exkurs, der circa zwei bis vier zusätzliche Unterrichtsstunden in Anspruch nimmt, kann auch zu einem späteren Zeitpunkt bearbeitet werden. Als Methode werden Quergruppen/Gruppenpuzzle (Stammgruppe - Expertengruppe) eingesetzt. Bei der Aufarbeitung der Themen mit PowerPoint sind zwei weitere Stunden vorgesehen. Pneumatische Schaltpläne - Anschlussbezeichnungen Zur Einstimmung kann auf die installierte Schaltung der vergangenen Stunde Bezug genommen werden. Vorgestellt werden die wichtigsten Ventile (Steuerglieder) zur Darstellung der Systematik der Anschlussbezeichnungen (Zahlen und Buchstaben nennen). Die Erläuterung der Systematik der Ventilbezeichnungen (3/2, 4/3 und so weiter) erfolgt anhand der Angaben im Tabellenbuch. Aufbau und Funktion Wegeventile / Zylinder Mithilfe von Plexiglasmodellen wird die Funktion einzelner pneumatischer Bauteile verdeutlicht (Minifluidsystem). Zunächst werden vorhandenen Wegeventile (4/2-Wegeventil) und der Arbeitszylinder betrachtet. Die Schülerinnen und Schüler können den Weg des Öls über den Tageslichtprojektor betrachten. Gegebenenfalls ist hier auch eine Funktionsbeschreibung des Vorgangs sinnvoll. Es sollte der Zylinder betrachtet und unter anderem der Unterschied zwischen doppeltwirkendem und einfachwirkendem Zylinder unterschieden werden (gegebenenfalls Abbildungen der Verlags-CD für Arbeitsblatt nutzen). Der Zylinder mit Endlagendämpfung wird später behandelt. Es bietet sich hier das Themengebiet "Berechnungen zur Pneumatik" an (Druck am Zylinder und so weiter). Vergleiche: Technische Mathematik Metall, Höllger, Bildungsverlag EINS, 27. Auflage, Seite 195. Das Drosselrückschlagventil Das Ergebnis an dem realen Modell soll sein, dass das Werkstück ohne Drossel bei Betätigung der Steuerung durch die Gegend fliegt. Darüber wird die Notwendigkeit der Drosselung abgeleitet. Die Entwicklung der Thematik erfolgt im Unterrichtsgespräch (gegebenenfalls Hinweis auf abgeknickten Gartenschlauch: weniger Wasser kommt heraus). Es sollte zunächst nur ein Drosselrückschlagventil eingeführt werden. Dadurch wird gewährleistet, dass die Schülerinnen und Schüler erkennen, für welche Bewegung das Drosselrückschlagventil Wirkung zeigt (Ein- oder Ausfahrbewegung). Später sollten aber schon zwei Drosselrückschlagventile Verwendung finden. Drücke beim Ein- und Ausfahren Der Aufbau der Drosselrückschlagventile kann den Fachbüchern entnommen werden. Besonders eignen sich auch die Klarsichtmodelle für den Tageslichtprojektor (Minifluid-System). Im zweiten Teil der Stunde sollen die Drücke beim Ein- und Ausfahren ermittelt und dokumentiert werden. Achtung: Es ist ein leichter Handdruck als Gegenkraft beim Aus- und Einfahren des Zylinders notwendig. Unfallgefahr! Es empfiehlt sich, den Zylinder daher vorab zunächst mehrmals langsam aus- und einfahren zu lassen. Stick-Slip-Effekt Ziel der Stunde soll sein, den Auszubildenden die Vorzüge der Abluftdrosselung gegenüber der Zuluftdrosselung zu vermitteln. Meist stehen den Schulen jedoch keine geeigneten Versuchseinrichtungen zur Verfügung, die unter anderem die Darstellung des Stick-Slip-Effektes erlauben. Ich habe zumindest noch keinen Aufbau ohne Klemmer gefunden. Daher beschränke ich mich bei der Demonstration auf eine Belastung der Zylinder durch eine Handkraft mit wechselnder Last. Versuchsaufbau mit Drosselrückschlagventil Dabei ist bei der Ausfahrbewegung des Zylinders mit Abluftdrosselung ein deutlich gleichmäßigeres Ausfahren zu beobachten. Im Unterrichtsgespräch wird mithilfe verschiedener Versuche dafür eine Begründung gesucht (Zylinder im Luftpolster eingespannt) und entschieden, welche Drosselungsart zukünftig genutzt werden soll. Zunächst sollte auch hier ein Versuchsaufbau mit nur einem Drosselrückschlagventil gewählt werden, um die Wirkung des Bauteils stärker zu verdeutlichen. Um die Bedienung einer Fertigungsanlage zu vereinfachen, werden die Bedienungselemente für die pneumatischen Steuerungen auf einem Pult zusammengefasst. Der Abstand zu den Schaltzylindern kann so mehrere Meter betragen. Dadurch kann sich das Schaltverhalten der Steuerungen verändern. Funktion mit Umschaltventil (Federrückstellung und Impulsventil) Lernsituation Werkstückmagazin Einführung von Grenztastern Oszillierende Bewegung Funktionstest und Anwendung (Spannvorrrichtung) Funktionsdiagramm, Wertetabelle Klassenarbeit Lernsituation Türsteuerung Nicht-Funktion Lernsituation Türsteuerung Lernsituation Bustür Dominierende Signale Türsteuerung (mit Umschaltventil) Lernsituation Steuerung: Schieber Schüttgutbehälter Steuerung einer Trocknerstecke Wiederholung - Vertiefung Klassenarbeit