Vorwissen: Werkstoffe, Produkte und Produktionstechnik - Technik
Planen Sie die Herstellung einer Halterung für ein mobiles Endgerät, z.B. Handy. Werkstoffe stehen zur Verfügung:
- Holz
- Kunststoff
- Metall
Anforderungen an das Werkstück
- Sicherheit: Die Halterung soll weder die bedienende Person bei der Nutzung gefährden noch das mobile Endgerät beschädigen.
- Stabilität: Die Halterung soll stabil auf dem Tisch stehen können.
- Funktionalität: Das mobile Endgerät soll sich gut bedienen lassen. Dazu gehört das Bedienen aller Knöpfe und der freie Zugang auf das Display.
Skizze
Aufgabe
Skizzieren Sie Ihre Idee (welche auch aus mehreren Teilen bestehen kann) mit allen notwendigen Maßen und Beschriftungen. Aus der Zeichnung soll klar hervorgehen, welche Anforderungen an das Werkstück gestellt werden.
Lösung
Individuellere Lösung, die den Kriterien entspricht:
- Informationsgehalt
- Eindeutigkeit
- Sauberkeit
Werkstoffwahl
Aufgabe
- Entscheiden Sie sich für einen oder mehrere Werkstoffe für die Halterung.
- Begründen Sie Ihre Entscheidung und berücksichtigen Sie dabei
- Werkstoffeigenschaften bei der Bearbeitung
- Werkstoffeigenschaften bei der Nutzung
Lösung
Individuelle Lösungen müssen argumentativ nachvollziehbar sein!
A. Welche Werkstoffeigenschaften der Bearbeitung sind zu beachten? (gute Zerspanbarkeit von Holz bzw. des Kunststoffes (Kunststoff - Gefahr des Schmelzens bei der Bearbeitung) (Warm-Umformbarkeit von Kunststoffen) (Möglichkeit des Ritzbrechens von Kunststoffen) (Möglichkeit des Urformens von Kunststoffen mit dem 3D-Drucker) (verschiedene Veredelungsmöglichkeiten der Oberfläche) (eventuell gesundheitsschädliche Holzstäube) (eventuell gesundheitsschädliche Kunststoffdämpfe)
B. Welche Werkstoffeigenschaften bei der Nutzung sind zu beachten?
(Haptik von Holz)
(Holzästhetik)
(Transparenz von Kunststoffen)
(Holz empfindlich bei Flüssigkeiten - je nach Oberflächenbehandlung)
(Kratzempfindlichkeit von Kunststoff)
Stückliste
Aufgabe
Erstellen Sie eine Stückliste mit folgendem Aufbau der Spalten:
- Stückzahl
- Bezeichnung
- Material
- Maße in mm
Lösung
Individuelle Lösung.
Arbeitsplan
Aufgabe
Erstellen Sie einen Arbeitsplan für drei aufeinanderfolgende Arbeitsschritte. Gliedern Sie Ihre Tabelle in drei Spalten:
- Arbeitsschritte
- Werkzeug, Maschine, Arbeitsmittel
- Bemerkung: Arbeitssicherheit, Fertigung
Lösung
Individuelle Lösung. Beispiel "Bohren an der Tischbohrmaschine"
Vorbereitung des Bohrens
- Bohrung anreißen
- Vorstechen oder körnen
- Bohrdurchmesser bestimmen
- Bohrtiefe bestimmen
- Bohrer auswählen
Bohren
- Bohrer einspannen
- Bohrtisch einstellen
- Tiefenanschlag einstellen
- Werkstück einspannen
- Maschine einschalten
- Vorschubhebel langsam senken
- Mit gleichmäßigem Druck (Vorschub) bohren
- Vorschubhebel anheben
- Maschine ausschalten
Nachbereitung des Bohrens
- Motor auslaufen lassen
- Werkstück ausspannen
- Bohrer ausspannen
- Späne wegfegen, Arbeitsplatz aufräumen
Gravur
Aufgabe
Sie wollen Ihr Werkstück gravieren. Zeichnen Sie den Werkstücknullpunkt und die Achsen des Koordinatensystems.
Lösung
Individuelle Lösung. Werkstückecke am Schnittpunkt aller Achsen.
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Teil A1: Werkstoffe, Produkte, Produktionstechnik
Werkstoffe unter Berücksichtigung ökologischer und ökonomischer Kriterien
Ich kann Werkzeuge und Maschinen zur Werkstoffbearbeitung benennen und deren Einsatzgebiete erläutern.
Ich kann Kriterien für die Beurteilung eines Arbeitsprozesses und dessen Ergebnisse entwickeln und anwenden.
Arbeitsprozess und Ergebnisse
Ich kann einen Arbeitsprozess selbstständig beurteilen und Ergebnisse systematisch optimieren.
Ich kann komplexe Arbeitsprozesse kritisch analysieren, optimieren und die Ergebnisse umfassend beurteilen.
Teil A2: Systeme und Prozesse
Elektronische Schaltungen
Technik - Elektronische Schaltungen
Ich kann grundlegende elektronische Schaltungen wie eine einfache Zeitschaltung und eine bistabile Kippstufe verstehen und aufbauen.
Ich kann Funktion und Aufbau von Logik-Gattern in einer bistabilen Kippstufe analysieren und erklären.
Ich kann komplexe Schaltungen eigenständig entwickeln und optimieren.
Spezial
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Steuern und Regeln
Ich kann die grundlegenden Unterschiede zwischen Steuern und Regeln benennen.
Ich kann Regelkreise und deren Komponenten mit Blockschaltbildern darstellen.
Ich kann komplexe Steuerungs- und Regelungsaufgaben analysieren und lösen.
CAD, CAM, CNC und KOSY
Technik - CAD, CAM, CNC und KOSY
Ich kann die Grundlagen und die Bedeutung von CAD, CAM, CNC und KOSY verstehen und erklären.
Ich kann einfache Konstruktionen und Bearbeitungen mit CAD- und CAM-Software durchführen.
Ich kann komplexe Projekte unter Anwendung von CAD, CAM, CNC und KOSY in Projekten planen, durchführen und auswerten.
Arduino
Ich kann die Grundlagen von Einführung in die Plattform und ihre Möglichkeiten verstehen und einfache Schaltungen nach Anleitung aufbauen.
Ich kann selbstständig Schaltungen aufbauen und einfache Prüfungsaufgaben lösen, wie z.B. eine Ampel oder eine Alarmanlage.
Ich kann komplexe Projekte umsetzen, wie eine Haustierfütterung, einen Hitzeschutz, ein Musikinstrument oder eine Integration von Text-to-Speech und Speech-to-Text.
Teil B1: Mensch und Technik: Bautechnik
Bautechnik Grundlagen
Ich kann grundlegende Planungsunterlagen der Bautechnik wie einen Lageplan oder Wohnungsgrundriss identifizieren und deren Inhalt grob verstehen.
Ich kann einfache Experimente zu bautechnischen Problemstellungen durchführen und die Funktionen von statischen Grundkonstruktionen sowie die Grundlagen von Wärme- und Schalldämmung verstehen.
Ich kann die Wirkungsweise ausgewählter technischer Systeme in Gebäuden analysieren und verstehen, wie Systeme wie Heizung, Beleuchtung oder Alarmanlagen funktionieren.
Funktionsmodell, Energiesparendes Bauen, Aktuelle Systeme der Gebäudetechnik
Ich kann ein einfaches Funktionsmodell aus der Bautechnik wie eine Alarmanlage unter Anleitung nachbauen.
Ich kann Grundprinzipien des energiesparenden Bauens verstehen und einfache Maßnahmen zur Gebäudesanierung erklären.
Ich kann aktuelle Systeme der Gebäudetechnik wie Bustechnologie oder Smart Home Systeme in ihren Grundzügen verstehen und deren Vorteile für moderne Gebäude beschreiben.
Spezial
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Teil B2: Mensch und Technik: Mobilität
Maschinen und Motoren
Ich kann die grundlegenden Funktionen einer Dampfmaschine und eines Elektromotors erklären.
Ich kann die Funktionsweisen unterschiedlicher Motoren wie Verbrennungsmotoren, Zweitaktmotor, Viertaktmotor und Stirlingmotor verstehen und vergleichen.
Ich kann den Wirkungsgrad von Antriebssystemen analysieren und die Umweltbelastung von Antriebssystemen sowie die Sicherheits- und Assistenzsysteme in Fahrzeugen kritisch bewerten.
Bedeutung von Mobilität
Ich kann die Funktion eines einfachen Getriebes verstehen.
Ich kann die individuelle, gesellschaftliche und historische Bedeutung der Mobilität erkennen und beschreiben.
Ich kann die wirtschaftliche Bedeutung der Mobilität und deren Auswirkungen auf Mensch, Natur und Gesellschaft analysieren und bewerten.
Aktuelle Entwicklungen der Mobilität
Ich kann einfache aktuelle Entwicklungen der Mobilität benennen.
Ich kann die aktuellen Entwicklungen der Mobilität verstehen und deren Bedeutung für die Gesellschaft erkennen.
Ich kann die aktuellen Entwicklungen der Mobilität kritisch hinterfragen und deren potenzielle Zukunftsszenarien entwickeln und diskutieren.
Teil B3: Mensch und Technik: Versorgung und Entsorgung
Regenerativer Energie, Verteilung von Energie, Energieeinsparung
Ich kann verschiedene Primärenergieträger zur Gewinnung von Nutzenergie nennen und einfache Beispiele für regenerative Energiequellen aufzählen.
Ich kann den Wirkungsgrad von Energiewandlern (z. B. bei Sonnen- und Windenergie) erklären und grundlegende Möglichkeiten und Herausforderungen bei der Energiebereitstellung und -verteilung beschreiben.
Ich kann Energieversorgungssysteme nach funktionalen, ökologischen, wirtschaftlichen, sozialen und ethischen Kriterien analysieren und bewerten sowie Möglichkeiten der Energieeinsparung im privaten und schulischen Bereich erarbeiten und beurteilen.
Produktlebenszyklus
Ich kann einfache Objektanalysen technischer Geräte durchführen und einfache Aspekte des Produktlebenszyklus (z. B. Planung und Herstellung) beschreiben.
Ich kann technische Geräte hinsichtlich ihres Produktlebenszyklus (Planung, Herstellung, Nutzung, Instandhaltung) analysieren und erste Überlegungen zur Verwertung und Entsorgung anstellen.
Ich kann den gesamten Produktlebenszyklus (Planung, Herstellung, Nutzung, Instandhaltung, Verwertung / Entsorgung) detailliert analysieren und hinsichtlich ökologischer, ökonomischer und sozialer Aspekte bewerten.
Technik
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