Unterrichtsmaterialien → Metalltechnik Berufsbildung

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 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.