Abschlussprüfung 2011 an den Realschulen in Bayern

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1 Abschlussprüfung 2011 an den Realschulen in Bayern Werken Schriftlicher Teil Aufgabe A LÖSUNGSHILFE Papier Vorbemerkung: Die Erstellung eines Erwartungshorizonts und die Benotung erfolgen durch die jeweilige Lehrkraft in pädagogischer und fachlicher Verantwortung. Die vorliegende Lösungshilfe kann dazu herangezogen werden. Selbstverständlich sind auch andere Lösungen zu akzeptieren, die in der Lösungshilfe nicht vorgesehen sind. Der stichpunktartige Aufbau berücksichtigt nicht die durch die Fragestellung implizierte Antwortform (z. B. ausführliche Beschreibung bei Erläutern Sie ). Die gesetzten Spiegelpunkte dienen der besseren Strukturierung der Lösungshilfe und entsprechen nicht zwangsläufig den zu vergebenden Punkten. Zeichnungen sind dann mit der vollen Punktzahl zu bewerten, wenn sie angemessen groß, perspektivisch richtig (bei räumlichen Darstellungen), sauber und detailliert ausgeführt sind. 1 Bedeutung des Werkstoffs 1.1 Papier ist heutzutage ein meist industriell gefertigtes Massenprodukt. Führen Sie vier wichtige Stationen aus der geschichtlichen Entwicklung der Papierherstellung an. 105 n. Chr. gelingt Ts ai Lun in China erstmals die Herstellung von Papier. Im 14. Jh. entsteht in Nürnberg die erste Papiermühle, Rohstoff Hadern. Im 19. Jh. erfindet Gottlob Keller die Herstellung von Holzschliff. Kurz vor der Wende zum 20. Jh. erfindet Louis Robert die Langsiebpapiermaschine. 1.2 Wichtige Vorläufer des heutigen Papiers waren Papyrus und Pergament. Vergleichen Sie die beiden Materialien hinsichtlich der Ausgangsmaterialien und der Herstellung. Papyrus Pergament Ausgangsmaterialien Stängel der Papyrusstaude Fell von Kalb, Rind, Schaf oder Ziege Herstellung Der untere Teil des Stängels wird in dünne, ca. 1,5 cm breite Streifen Die Häute werden in Pottasche oder Kalk gebeizt. geschnitten. Anschließend werden sie gereinigt Diese werden auf einem Brett und danach aufgespannt. nebeneinander gelegt. Nach dem Trocknen Eine zweite Schicht wird quer darüber gelegt. werden sie dünn und glatt geschabt. Durch Schlagen und Pressen werden die Streifen zu einem Blatt verfestigt, wobei der Pflanzensaft als Bindemittel wirkt. Dabei ergibt sich eine geschlossene, feine Oberfläche. Die Einzelblätter werden zu Rollen zusammengeklebt.

2 1.3 Während Papier früher ausschließlich als Informationsträger verwendet wurde, findet es heutzutage häufig auch in anderen Spezialbereichen Anwendung. Nennen Sie vier solche Bereiche und führen Sie jeweils zwei konkrete Beispiele an. Modellbau: Architekturmodelle, Flugzeugmodelle Baubereich: Gipskartonplatten, Versteifungen in Türblättern Möbelbau: Stühle, Versteifungen in Konstruktionsplatten Labortechnik: Fotopapier, Filterpapiere 2 Werkstoffkunde, Arbeitsverfahren, Werkzeuge und Hilfsmittel 2.1 Benennen Sie anhand der vorgegebenen Schemadarstellung der Langsiebpapiermaschine die einzelnen Stationen. Knotenfänger Stoffauflauf Siebpartie Gautschpresse Nasspartie (oder Presspartie) Trockenpartie Glättwerk Aufrollung 2.2 Beschreiben Sie den Vorgang der Papierherstellung in der Langsiebpapiermaschine. Über den Stoffauflauf gelangt der dünnflüssige Brei gleichmäßig auf das Endlossieb. Das Sieb bewegt sich mit hoher Geschwindigkeit vorwärts, dabei tropft ein Teil des Wassers durch das Sieb. Ein weiterer Teil des Wassers wird von Saugkästen unter dem Sieb abgesaugt. Am Ende des Siebs wird die Papierbahn durch eine Gautschpresse abgehoben und sie gelangt in die Nasspartie (oder Presspartie). Dort wird das Wasser der Papierbahn von Metallwalzen ausgepresst und von begleitenden Endlosfilzbändern aufgenommen. Glatte, dampfbeheizte Stahlwalzen trocknen und glätten das Papierband; dabei nehmen wiederum Endlosfilzbänder Feuchtigkeit auf. Kühlzylinder kühlen das Papier anschließend auf Normaltemperatur ab. Am Ende wird die maschinenglatte Papierbahn aufgerollt.

3 2.3 Erklären Sie das Entstehen der Lauf- und Dehnrichtung in der Langsiebpapiermaschine. Die Fasern des Papierbreis richten sich durch die schnelle Vorwärtsbewegung des Endlossiebes der Länge nach annähernd in eine Richtung aus, nämlich in die Laufrichtung des Siebs. 2.4 Erläutern Sie, inwiefern das Vorhandensein einer solchen Lauf- und Dehnrichtung bei der Verarbeitung von Papierwerkstoffen zu Problemen führt und wie man diesen entgegenwirken kann. Werden Papierwerkstoffe mit wasserlöslichen Klebstoffen verbunden, dann kann es zu einer Wellenbildung kommen, wenn die Laufrichtungen der Einzelteile nicht übereinstimmen. Das Werkstück verzieht sich beim Trocknen. Deshalb muss die Laufrichtung jeweils bestimmt werden und beim Verbinden auf gleiche Laufrichtungen geachtet werden. Beim Einstreichen mit Klebstoffen dehnt sich Papier in der Dehnrichtung aus. Diese Dehnung muss beim Zuschnitt von Bezugspapieren berücksichtigt werden. 2.5 Die Papierbahn durchläuft in der Langsiebpapiermaschine viele Walzen. Auch bei der Herstellung von Kunststoffprodukten gibt es ein Verfahren, bei dem Walzen eine Rolle spielen. Nennen Sie dieses Verfahren und stellen Sie es in einer beschrifteten Schemazeichnung dar. Kalanderverfahren 2.6 Bei Buchbindearbeiten kommen verschiedene Klebstoffe zum Einsatz. Vergleichen Sie Kleister und Leim hinsichtlich Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten. Kleister Eigenschaften wasserlöslich trocknet fast transparent schwindet sehr stark ein aufgezogenes Blatt ist im feuchten Zustand verschiebbar Flecken lassen sich mit Wasser entfernen Anwendungs- Aufziehen von dünnem Papier möglichkeiten Großformatige Aufzieharbeiten Ausfüttern von Schachteln Herstellung von Pappmaché Leim ist zähelastisch trocknet milchig transparent auf Teile können kaum mehr verschoben werden bindet je nach Art mehr oder weniger schnell ab nach Trocknung wasserunlöslich Verbinden von starken Papieren, Karton und Pappe für Gelenke und Verstärkungen

4 3 Fachgerechte und gestaltende Verarbeitung Sie haben die Aufgabe, ein viereckiges Kästchen aus Graupappe (2mm) mit untergliedertem Innenraum anzufertigen. Die Kanten werden mit Buchbinderleinen verstärkt. 3.1 Zeichnen Sie die bemaßte Abwicklung der Mantelfläche sowie eine räumliche Ansicht des Kästchens, aus der auch die Innenraumeinteilung ersichtlich wird. Maßstäbliche Zeichnungen in angemessener Größe 3.2 Erstellen Sie einen tabellarischen Arbeitsplan (Arbeitsschritte, Werkzeuge und Hilfsmittel). Arbeitsschritte Planen der Schachtel, der Abwicklung (ggf. mit Klebelaschen, bzw. Überstand in Materialstärke) und der Innenraumeinteilung Platzsparendes Übertragen der Mantelabwicklung und der Trennwände auf die Graupappe Ausschneiden der Mantelfläche und der Trennwände Anritzen der Knickkanten (Schälen der Klebelaschen) Aufkanten der Seitenflächen Werkzeuge und Hilfsmittel Papier, Bleistift, Lineal, (Radiergummi) Stahlmaßstab, Buchbinderwinkel, Stahlschiene, Schneideunterlage, Universalmesser Anleimen der Klebelaschen oder der Überstände Buchbinderleim, Leimpinsel Einleimen der Trennwände Zuschneiden der Gewebestreifen in passender Breite und Länge Schere Anschmieren der Gewebestreifen Papierunterlage, Buchbindeleim, Leimpinsel Ansetzen und Anreiben der Gewebestreifen auf allen Kanten 4 Umweltschutz Falzbein 4.1 Deutschland verbraucht derzeit mehr Papier als der gesamte afrikanische Kontinent. Formulieren Sie Maßnahmen zum verantwortungsbewussten Umgang mit Papierwerkstoffen. z. B. Papierverbrauch vermeiden: z. B. auf unnötige Verpackungen verzichten Alternativen verwenden: z. B. digitale Datenspeicherung Papier sparsam verwenden: z. B. Verschnitt gering halten Produkte wiederverwenden: z. B. Papierrückseiten als Notizzettel Abfall dem Recycling zuführen Recyclingprodukte benutzen 4.2 Der hohen Umweltbelastung durch die Papierindustrie versucht man durch Recyclingpapiere gegenzusteuern. Stellen sie die Vorteile und Grenzen des Papier- Recyclings einander gegenüber.

5 Vorteile: Rohstoffverbrauch wird eingedämmt, Schonung der Wälder dadurch Erhaltung von Lebensräumen und Schutz des Klimas weniger Energieaufwand für die Rohstoffgewinnung Verringerung des Wasserverbrauchs und der Wasserverschmutzung weniger Abfalldeponierung, dadurch geringerer Landverbrauch und geringere Grundwasserschädigung weniger Schadstoffe durch Verbrennung Grenzen: De-Inkingverfahren sind aufwändig und gefährden die Umwelt Fasern werden nach jedem Aufbereitungszyklus kürzer und brüchiger dadurch wird die Papierqualität schlechter, sog Downcycling frischer Faserstoff muss zugeführt werden 5 Werkbetrachtung Heutzutage werden in einigen Bereichen Produkte aus Papierwerkstoffen zunehmend von industriell hergestellten Massenprodukten aus Kunststoffen verdrängt. 5.1 Führen Sie Gründe dafür an. dichte, wasserabweisende, hygienische Oberfläche Möglichkeit, Kunststoffe in jede beliebige Form zu bringen höhere Stabilität und Abriebfestigkeit Resistenz gegen Zerstörung durch Aufweichen, Schimmel- oder Ungezieferbefall attraktiver Oberflächenglanz und uneingeschränkte Farbmöglichkeiten 5.2 Trotzdem geben manche Konsumenten dem handgefertigten Einzelstück aus Papierwerkstoff den Vorzug. Formulieren Sie Argumente für diese Haltung. Vermeidung einer Gesundheitsgefährdung durch Schadstoffe in Kunststoffen Schonung fossiler, nicht ersetzbarer Rohstoffe problemlosere Abfallentsorgung oder Wiederverwertung von Papiermüll angenehme Haptik und dezente Optik von Papierprodukten Wertschätzung individueller handwerklicher Arbeit

6 Abschlussprüfung 2011 an den Realschulen in Bayern Werken Schriftlicher Teil Aufgabe B LÖSUNGSHILFE Holz Vorbemerkung: Die Erstellung eines Erwartungshorizonts und die Benotung erfolgen durch die jeweilige Lehrkraft in pädagogischer und fachlicher Verantwortung. Die vorliegende Lösungshilfe kann dazu herangezogen werden. Selbstverständlich sind auch andere Lösungen zu akzeptieren, die in der Lösungshilfe nicht vorgesehen sind. Der stichpunktartige Aufbau berücksichtigt nicht die durch die Fragestellung implizierte Antwortform (z. B. ausführliche Beschreibung bei Erläutern Sie ). Die gesetzten Spiegelpunkte dienen der besseren Strukturierung der Lösungshilfe und entsprechen nicht zwangsläufig den zu vergebenden Punkten. Zeichnungen sind dann mit der vollen Punktzahl zu bewerten, wenn sie angemessen groß, perspektivisch richtig (bei räumlichen Darstellungen), sauber und detailliert ausgeführt sind. 1 Bedeutung des Werkstoffs 1.1 Im Möbelbau wird Massivholz häufig durch Holzwerkstoffe ersetzt. Nehmen Sie Stellung zu dieser Aussage, indem Sie vier Vorteile von Holzwerkstoffen beschreiben. Holzwerkstoffe behalten aufgrund ihres Aufbaus ihre Form und ihre Abmessungen unverändert bei und reißen nicht ein (arbeiten nicht). Holzwerkstoffe können in beliebigen Maßen und in großen Formaten hergestellt werden. Für die Herstellung von Holzwerkstoffen können z. B. Holzreste und sogar Holzabfälle verwertet werden. Holzwerkstoffe sind billiger, können jedoch durch Furniere sogar das Aussehen von Massivholz erhalten. 1.2 Begründen Sie, warum Möbel aus Holzwerkstoffen häufig mit Kunststoffen beschichtet werden. z. B.: Anpassung an Modetrends: verschiedenste Farben und Dekore möglich Imitieren anderer Werkstoffe wie z.b. Granit (Küchenarbeitsplatte) robuste Oberfläche: widerstandsfähiger als Holz (Kratzer, Schläge) Schutz vor Feuchtigkeit, besonders bei Badezimmermöbeln wichtig glatte, pflegeleichte Oberfläche, Flecken lassen sich leicht entfernen, dringen nicht in das Holz ein 1.3 Benennen Sie drei weitere Bereiche, in denen Holz heute durch Kunststoffe ersetzt wird. Nennen Sie dazu je ein Beispiel und geben Sie Gründe an, welche für den Kunststoff sprechen. Bereich Beispiel Gründe Innenausbau z. B. Fußböden aus PVC robust pflegeleicht preiswerter als Massivholz

7 Spielwarenindustrie z. B. Gartenspielgeräte Haushalt z. B. Kochlöffel witterungsbeständig keine Verletzungsgefahr durch Holzsplitter optisch ansprechend für Kinder (bunt) leicht und dennoch stabil langlebig hygienisch 2 Werkstoffkunde, Arbeitsverfahren, Werkzeuge und Hilfsmittel 2.1 Erklären Sie den Begriff Holzwerkstoff. Unter Holzwerkstoffen versteht man industriell hergestellte Holzfabrikate, die aus zerkleinertem Naturholz (Schnittholz) wie auch Furnieren, Leisten, Spänen oder Fasern und eventuell Zusatzstoffen zusammengeleimt und maschinell, in der Regel zu Platten, gepresst werden. 2.2 Ein vielseitig verwendbarer Holzwerkstoff ist die Tischlerplatte. Erklären Sie den Aufbau einer Tischlerplatte unter Zuhilfenahme einer beschrifteten Schemazeichnung. Tischlerplatten (z. B. Stabsperrholz ST oder Stäbchensperrholz STAE) Die Tischlerplatten sind wie die Sperrholzplatten eine Unterart der Furnierplatten. Ihre Mittellage besteht aus nebeneinander liegenden Holzleisten. Man unterscheidet streifenverleimte (die Holzleisten liegen lose nebeneinander), stabverleimte ( breitere Holzleisten, Stäbe) oder stäbchenverleimte Tischlerplatten (8 mm breite Stäbchen, höchste Qualität). Die Mittellage wird oben und unten von einer starken Furnierschicht bedeckt, die quer zum Leistenverlauf aufgeleimt wird. Schemazeichnung Tischlerplatte Leimung Deckfurnier Mittellage (stabverleimt) Faserrichtung Deckfurnier Leimung

8 2.3 Beim Bohren von Holz und Kunststoff an der Tischbohrmaschine müssen die Eigenschaften des jeweiligen Werkstoffs berücksichtigt werden. Ergänzen Sie die Tabelle hinsichtlich der vorgegebenen Kriterien. Holz Kunststoff Verwendete Bohrer, Drehzahl Holzspiralbohrer mit Zentrierspitze, Forstnerbohrer, (Senker, HSS-Spiralbohrer) Drehzahl abhängig vom Durchmesser des Bohrers und der Holzart spezielle Kegel-, Flach- oder Stufenbohrer ( Winkel) auch HSS-Bohrer möglich niedrige Drehzahl, um Überhitzung zu vermeiden Vorbereitende und begleitende Maßnahmen Bohrung mit einem Achsenkreuz anzeichnen bei Durchgangsbohrungen immer eine Bohrunterlage aus Abfallholz verwenden Werkstück (gegebenenfalls) einspannen Bohrung anzeichnen; mit Reißnadel den Bohrmittelpunkt vorstechen Werkstück gut einspannen Bohrunterlage aus Holz verhindert Ausreißen des unteren Bohrlochrandes langsamer Vorschub bei geringem Druck Bohrer öfters lüften Wasser zum Kühlen bzw. Bohröl zum Glätten der Bohrlochränder verwenden 2.4 Beschriften Sie die abgebildete Tischbohrmaschine mit den entsprechenden Fachbegriffen und formulieren Sie vier allgemeine Arbeitsregeln zur Vermeidung von Unfällen. Elektromotor Sicherheitsabdeckung für Bohrfutter Maschinenschraubstock Vorschubhebel Bohrfutter Säule Höhenverstellbarer Bohrtisch Grundplatte

9 Allgemeine Arbeitsregeln zur Vermeidung von Unfällen: Passende Arbeitskleidung (keine weiten Ärmel, keine Schals usw.) tragen Ausreichend Abstand halten und den an der Maschine Arbeitenden nicht behindern Bohrspäne mit Besen wegkehren oder absaugen Bohrschlüssel nach Einspannen des Bohrers sofort aus dem Bohrfutter nehmen 2.5 Zeichnen und beschriften Sie ein gerades Stemmeisen und beschreiben Sie die fachgerechte Handhabung dieses Werkzeuges. Fase Zwinge Heft Krone Schneide, Schneide, Ballenseite BBallen Klinge Hals Angel Zwinge Schlagkopf Das Werkstück muss fest eingespannt sein. Nur scharfes Werkzeug verwenden. Nur Werkzeug mit fest sitzendem Heft verwenden. Eine Hand führt das Stemmeisen am Heft, mit der anderen Hand schlägt man dosiert mit einem Schreinerklüpfel auf den Schlagkopf und treibt so das Eisen vorwärts. Dabei wird das Holz in dünnen Schichten abgetragen. Man arbeitet stets vom Körper weg. 3 Fachgerechte und gestaltende Verarbeitung Sie haben die Aufgabe, ein Kleinmöbel (z. B. Gewürzregal) aus einem Holzwerkstoff anzufertigen. 3.1 Stellen Sie Ihr Werkstück in einer anschaulichen Zeichnung dar. 3.2 Beschreiben Sie eine geeignete Möglichkeit, die Einzelteile Ihres Werkstückes stabil und dauerhaft miteinander zu verbinden. Gehen Sie dabei auch darauf ein, was bei jedem Arbeitsschritt besonders zu beachten ist. Fertigen Sie dazu eine aussagekräftige Detailzeichnung an. z. B.: Dübelverbindung (verdeckt), zusätzliche Fixierung mit Leim Herstellung der Dübelverbindung: Brettstärke am Seitenteil anzeichnen rechten Winkel beachten mittig zwei Bohrlochmittelpunkte anzeichnen ausreichenden Abstand zur Außenkante berücksichtigen

10 Bohrmittelpunkte an der Stirnseite des Regalbrettes anzeichnen (Anreißen mit Streichmaß) exakt gleicher Abstand der Dübellöcher wie am Gegenstück Durchmesser der Dübel sollte im Verhältnis zur Brettstärke angemessen sein Dübellöcher bohren Bohrlochtiefe einstellen: Bohrer darf beim Seitenbrett nicht austreten Dübel ablängen Platz für überschüssigen Leim berücksichtigen Leimauftrag auf Dübel und die Bohrung Dübel in die beiden Holzteile langsam eintreiben 3.3 Wählen und begründen Sie einen geeigneten Oberflächenschutz für Ihr Kleinmöbel. Beschreiben Sie stichpunktartig Ihre Vorgehensweise bei der Oberflächenbehandlung. z.b. Lackieren: ein sehr widerstandsfähiger Holzüberzug: fest, dauerhaft, versiegelt die Poren; Fett oder Wasser kann nicht ins Holz eindringen leicht zu reinigen, hygienische Oberfläche (farbige) Lacke ermöglichen individuelle Gestaltung Arbeitsschritte: Glätten der Oberfläche in mehreren Schleifgängen; dazu Schleifklotz und Schleifpapier mit immer feinerer Körnung verwenden (letzter Schleifgang in Faserrichtung). Schleifstaubreste gründlich mit Bürste oder Pinsel entfernen. Grundieren mit Schnellschleifgrund (Holzgrundierung). Schleifen mit feinstem Schleifpapier. Lack mit weichem, breitem Pinsel in Längsrichtung gleichmäßig auftragen. 4 Gesundheits- und Umweltschutz 4.1 Stellen Sie vier Unfallgefahren, die bei der Herstellung Ihres Werkstücks auftreten können, je eine geeignete Schutzmaßnahme gegenüber. Unfallgefahren Schutzmaßnahmen Beim Sägen: Sägezähne sind scharf und können zu Handverletzungen führen. Beim Bohren: Rotierende Holzteile stellen eine große Verletzungsgefahr für die Hände dar. Beim Feilen: Ein loses Feilenheft könnte zu einer Verletzung durch die Angelspitze führen. Beim Lackieren: Lacke können gesundheitsschädliche Lösungsmittel abgeben. Vorsicht beim Ansetzen und Führen der Säge. Das Holz muss eingespannt oder zumindest gut festgehalten werden. Sitz des Heftes vor Beginn der Arbeit und auch zwischendurch mal überprüfen. Für gute Durchlüftung sorgen. 4.2 Für Gartenmöbel werden aufgrund ihrer Eigenschaften häufig Tropenhölzer verwendet. Ihre Nutzung ist jedoch auch kritisch zu sehen. Erläutern Sie diese beiden Aussagen. Tropenhölzer sind von Natur aus langlebig, denn sie sind sehr witterungsbeständig, widerstandsfähig gegen Pilz- und Insektenbefall, teilweise sehr hart und abnutzungsfest. Zudem sind sie pflegeleicht und benötigen keinen Holzschutz. Lediglich zum Erhalt der Farbe kann man sie hin und wieder ölen. Die häufig illegale Abholzung birgt verheerende Folgen wie das Artensterben,

11 Bodenerosion und die Verschlechterung des globalen Klimagefüges. Die Abholzung von Urwäldern trifft zudem die vom Wald abhängigen Völker und Volkswirtschaften in den Entwicklungsländern. 5 Werkbetrachtung Ergänzen Sie die vorgegebenen allgemeinen Kriterien, nach denen Ihr Werkstück beurteilt werden kann, durch genauere Beurteilungsaspekte. Funktion Verarbeitung Haltbarkeit der Holzverbindungen angemessene Höhe der Fächer für die Aufnahme von Gewürzgläsern sicherer Halt der Gläser Standfestigkeit / tragfähige Aufhängung Passgenauigkeit der Holzverbindung exakte Winkelgenauigkeit keine Bearbeitungsspuren keine Leimflecken fehlerfreie Lackschicht

12 Abschlussprüfung 2011 an den Realschulen in Bayern Werken Schriftlicher Teil Aufgabe C LÖSUNGSHILFE Metall Vorbemerkung: Die Erstellung eines Erwartungshorizonts und die Benotung erfolgen durch die jeweilige Lehrkraft in pädagogischer und fachlicher Verantwortung. Die vorliegende Lösungshilfe kann dazu herangezogen werden. Selbstverständlich sind auch andere Lösungen zu akzeptieren, die in der Lösungshilfe nicht vorgesehen sind. Der stichpunktartige Aufbau berücksichtigt nicht die durch die Fragestellung implizierte Antwortform (z. B. ausführliche Beschreibung bei Erläutern Sie ). Die gesetzten Spiegelpunkte dienen der besseren Strukturierung der Lösungshilfe und entsprechen nicht zwangsläufig den zu vergebenden Punkten. Zeichnungen sind dann mit der vollen Punktzahl zu bewerten, wenn sie angemessen groß, perspektivisch richtig (bei räumlichen Darstellungen), sauber und detailliert ausgeführt sind. 1 Bedeutung des Werkstoffs 1.1 Dem Werkstoff Metall kommt im Verkehrswesen der Gegenwart eine große Bedeutung zu. Geben Sie für die genannten Metalle je einen Anwendungsbereich und je zwei Materialeigenschaften an. Metall Anwendungsbereich Materialeigenschaften Stahl Schienen hohe Abriebfestigkeit große Härte Zink Verzinken von Karosserien beständig gegen Witterungseinflüsse niedriger Schmelzpunkt Kupfer Fahrzeugelektrik elektrische Leitfähigkeit weich, biegsam 1.2 In vielen Bereichen werden heute Metalle durch Kunststoffe ersetzt. Zeigen Sie anhand von drei Bereichen verschiedene Vorteile von Kunststoffen gegenüber Metallen auf. Bereich, z. B. Metall, z. B. Kunststoff, z. B. Automobilbau Stoßstangen Kunststoffstoßstangen sind elastisch und gut formbar Haushalt Eimer, Schüsseln geringes Gewicht hygienische Oberfläche Werbung Reklameschilder Färbbarkeit Transparenz

13 2 Werkstoffkunde, Arbeitsverfahren, Werkzeuge und Hilfsmittel 2.1 Ein vielseitig einsetzbares Metall ist Aluminium. Ordnen Sie vier Materialeigenschaften entsprechenden Verwendungsmöglichkeiten zu. Materialeigenschaften, z. B. Verwendungsmöglichkeiten, z. B. Witterungsbeständigkeit Geringes Gewicht Gießbarkeit Gute Biegsamkeit Fensterbleche Fahrradrahmen Autofelgen Gehäuseteile 2.2 Aluminium kommt in verschiedenen Formen in den Handel. Nennen Sie vier Handelsformen und erläutern Sie in diesem Zusammenhang den Begriff Halbzeug. Handelsformen von Halbzeugen aus Aluminium: Aluminiumfolien -bleche -rohre -profile Halbzeuge nennt man maschinell gefertigte Zwischenprodukte, die zum fertigen Werkstück weiter verarbeitet werden müssen. 2.3 Benennen Sie vier verschiedene Zangen für die Metallbearbeitung und ordnen Sie je eine charakteristische Anwendung zu. Zeichnen und beschriften Sie eine dieser Zangen. Zange Kneifzange Rundzange Flachzange Seitenschneider Anwendung Festhalten, Herausziehen und Trennen von Metallteilen Rundbiegen von Draht Abwinkeln von Blechen Ablängen von Drähten z.b. Flachzange: Ordentliche Zeichnung Beschriftung: Zangenmaul Klemmbacken Bewegungsniet Hebelgriffe 2.4 Beim Biegen von Metallen verändert sich das Kristallgefüge. Erklären Sie dies unter Verwendung einer schematischen Zeichnung. Wird ein Metallstück gebogen, so wirken sich die Biegekräfte formverändernd auf die Metallgitterstruktur aus: Auf dem äußeren Bogen wird das Kristallgitter gestreckt und ausgedünnt, auf der inneren Bogenseite gestaucht und verdichtet. In der neutralen Zone bleibt das Gefüge relativ unverändert.

14 2.5 Benennen Sie das abgebildete Werkzeug und beschriften Sie die Einzelteile. Erklären Sie die fachgerechte Handhabung. Hebelblechschere 1. Hebelarm 2. Niederhalter 3. bogenförmiges Obermesser 4. gerades Untermesser 5. Öffnung zum Abscheren von Rundmaterial Das zu trennende Blechteil wird zwischen die Schneidbacken eingeschoben, so dass die Trennlinie an der unteren Stahlkante anliegt. Der Niederhalter wird auf die Materialstärke eingestellt. Der Hebel wird aus der Sicherungsarretierung nach unten bewegt. Das Blechstück wird in mehreren Schritten durchtrennt, wobei die bewegliche Schneidbacke nicht ganz durchgedrückt werden darf. 3 Fachgerechte und gestaltende Verarbeitung Sie haben die Aufgabe, durch Umformen aus einem Aluminiumblechstreifen ein Stövchen (Warmhalteplatte mit Teelicht) mit quadratischer Grundfläche herzustellen. 3.1 Fertigen Sie im Maßstab 1:2 eine saubere, bemaßte Zeichnung der Blechabwicklung des Werkstückes an. Zeichnen Sie alle funktionalen und gestalterischen Veränderungen ein. Bemaßte Zeichnung der Blechabwicklung im Maßstab 1:2 3.2 Beschreiben Sie Ihr Vorgehen bei der Herstellung des Stövchens. Gehen Sie dabei auch auf die benötigten Werkzeuge und Hilfsmittel ein. Arbeitsschritt Werkzeuge, Hilfsmittel Messen und Anreißen der Blechabwicklung Maßstab, Winkel, Stahlschiene, Reißnadel Zuschnitt der Gesamtfläche Hebelblechschere Richten des Blechzuschnitts Richtplatte, Richthammer Schnittkanten entgraten, Schraubstock Ecken abrunden Flachfeile Biegekanten anreißen Winkel und Reißnadel Durchbrüche anreißen Maßstab, Reißzirkel Durchbohren innerhalb des Tischbohrmaschine Ausschnittes Metallbohrer Aussägen der Binnenform Laubsägetisch mit Schraubzwinge Laubsäge, Metallsägeblatt Sägekanten entgraten Halbrundfeile Biegestellen abkanten Schraubstock, Kanthölzer 3.3 Wählen und erklären Sie eine geeignete Verbindungsmöglichkeit für die sich überlappenden Enden des Bleches. z. B. Blindnieten:

15 Nieten bestehen aus einem Stift und einem Dorn, der Druck auf den Schaft ausübt. Die zu verbindenden Metallteile müssen im Nietendurchmesser gebohrt werden. Die Niete wird in das Bohrloch gesetzt und in mehreren Arbeitsgängen angezogen, bis die Niete festsitzt, der Stift abbricht und sich heraus ziehen lässt. Die Teile sind nun fest miteinander verbunden. 4 Umwelt- und Unfallschutzschutz Die große Nachfrage auf dem Weltmarkt nach Metallen führt zu Problemen im Bereich der Wirtschaft und des Umweltschutzes. 4.1 Nehmen Sie dazu Stellung. Der ständig steigende Bedarf an metallischen Rohstoffen für die metallverarbeitende Industrie führt zu Problemen bei der Materialbeschaffung und zu ständig steigenden Beschaffungskosten. Dies führt zur Verteuerung von Produkten aus Metall. Durch den Metallabbau wird stark in die Natur eingegriffen. Durch den hohen Energieverbrauch der Metallindustrie wird die Umwelt stark belastet. Viele Metalle sind nur begrenzt auf der Erde vorhanden. Bei der Metallgewinnung entstehen giftige Nebenprodukte, die die Umwelt stark belasten. 4.2 Geben Sie drei Beispiele, wie Sie mit dem Wertstoff Metall verantwortungsbewusst umgehen können. Bei der Verarbeitung von Metallen ist auf einen sparsamen und planvollen Verbrauch zu achten. Brauchbare Metallreste sollen für die Weiterverwendung aufbewahrt werden. Unbrauchbare Metallreste müssen dem Recycling zugeführt werden. 4.3 Nennen Sie vier mögliche Unfallgefahren, die bei der Herstellung des Stövchen aus Metall (Frage 3) auftreten können und geben Sie jeweils eine geeignete Schutzmaßnahme an. z. B. Schnittgefahr an scharfen Blechkanten: Beim Schneiden an der Hebelblechschere Schutzhandschuhe tragen; Entgraten und Schleifen der Schnittkanten Verletzungsgefahr durch herabfallenden Schraubstock: Schraubstock mit beiden Händen tragen, an der Werkbank sicher einspannen Verletzungsgefahr an der Tischbohrmaschine durch lose Kleidungsstücke, lose Haare, oder nicht fixiertes Werkstück: Keine losen Kleidungsstücke, Haare zusammenbinden, zu bohrendes Werkstück sicher einspannen Verletzungsgefahr durch herumliegende/herumfliegende(bohrmaschine) Metallspäne: Metallspäne sofort wegkehren/schutzbrille tragen 5 Werkbetrachtung 5.1 Stellen Sie neben der Funktionalität zwei weitere Kriterien zur Beurteilung des in 3.4 beschriebenen Stövchens aus Metall auf. Erläutern Sie diese genauer. Die Verarbeitung des Werkstückes muss maß- und winkelgenau sein. Alle Kanten müssen sauber entgratet und geschliffen sein. Die Metallflächen müssen gerade sein.

16 Die Gestaltung des Stövchens muss stimmige Proportionen aufweisen. Gesamtform und Lochausschnitt müssen miteinander harmonieren. 5.2 Sie haben die Aufgabe, ein weiteres Stövchen aus einem anderen Material als Metall zu fertigen. Benennen Sie ein geeignetes Alternativmaterial und erläutern Sie drei Eigenschaften, die dieses aufweisen muss, um ebenso funktional zu sein. Das Alternativmaterial sollte eine hohe Hitzebeständigkeit, gute Formbarkeit und spätere Formbeständigkeit sowie Oberflächenhärte besitzen. Der Werkstoff Ton verfügt über diese Eigenschaften.

17 Abschlussprüfung 2011 an den Realschulen in Bayern Werken Schriftlicher Teil Aufgabe D LÖSUNGSHILFE Ton Vorbemerkung: Die Erstellung eines Erwartungshorizonts und die Benotung erfolgen durch die jeweilige Lehrkraft in pädagogischer und fachlicher Verantwortung. Die vorliegende Lösungshilfe kann dazu herangezogen werden. Selbstverständlich sind auch andere Lösungen zu akzeptieren, die in der Lösungshilfe nicht vorgesehen sind. Der stichpunktartige Aufbau berücksichtigt nicht die durch die Fragestellung implizierte Antwortform (z. B. ausführliche Beschreibung bei Erläutern Sie ). Die gesetzten Spiegelpunkte dienen der besseren Strukturierung der Lösungshilfe und entsprechen nicht zwangsläufig den zu vergebenden Punkten. Zeichnungen sind dann mit der vollen Punktzahl zu bewerten, wenn sie angemessen groß, perspektivisch richtig (bei räumlichen Darstellungen), sauber und detailliert ausgeführt sind. 1 Bedeutung des Werkstoffs Auch heute noch haben Bauelemente aus Keramik einen hohen Anteil bei den Werkstoffen im Hausbau. 1.1 Nennen Sie zwei Beispiele für die Anwendung keramischer Bauteile im modernen Bauwesen und beschreiben Sie die Vorteile gegenüber anderen Baustoffen. Beispiel Vergleichsbaustoff Vorteile der keramischen Bauteile Ziegelsteine Holz hohe Festigkeit große Dämmwirkung (Schall) Bodenfliesen Kunststoffbelag Größere Abriebfestigkeit beständiger gegen Säuren und Laugen 1.2 Im Abwassersystem einer Gebäudeanlage werden heute statt keramischer Bauteile vorwiegend Kunststoffelemente verwendet. Formulieren Sie vier Gründe dafür. z. B.: billiger in der Herstellung leichter länger als keramische Rohre einfacher zu verlegen und abzudichten bruchfester 1.3 Heute werden keramische Produkte verstärkt auch in der Technik verwendet. Nennen Sie vier technische Einsatzbereiche und geben Sie dazu jeweils ein konkretes Anwendungsbeispiel an.

18 Technische Einsatzbereiche, z. B. Anwendungsbeispiele, z. B. Medizintechnik künstliche Gelenke, Implantate Elektrotechnik Kondensatoren, Isolatoren Labortechnik Skalpelle, säurefeste Schalen Fahrzeugbau Bremsscheiben, Brennstoffdüsen Raumfahrt Hitzeschutzkacheln 2 Werkstoffkunde, Arbeitsverfahren, Werkzeuge und Hilfsmittel 2.1 Steinzeug ist gut, aber Steingut ist Zeug. Dieses alte Sprichwort drückt aus, dass nicht alle keramischen Erzeugnisse von gleicher Qualität sind. Unterscheiden Sie diesbezüglich Irdenware, Steingut, Steinzeug und Porzellan in der folgenden Tabelle. Eigenschaften, Aussehen, z. B. Verwendung, z. B. Irdenware nicht wasserdicht hell bis farbig Blumentöpfe Steingut porös weißbrennend Waschbecken Steinzeug dicht gesintert weiß bis grau Fliesen Porzellan durchscheinend weiß Feines Geschirr 2.2 Führen Sie drei Gesichtspunkte an, die beim Trocknen eines Werkstückes aus Ton zu beachten sind. langsam trocknen lassen in einen kühlen Raum stellen direkte Sonneneinstrahlung und Zugluft vermeiden, gleichmäßig durchtrocknen lassen auf saugender Unterlage trocknen 2.3 Erklären Sie den Schwindungsprozess beim Trocknen und Brennen von Tonarbeiten. Schwinden bedeutet den Verlust von Wasser unter Verringerung des Volumens. Der Schwindungsprozess umfasst die Trockenschwindung und die Brennschwindung. Trockenschwindung: Beim Trocknen an der Luft entweicht das physikalisch gebundene Wasser im Ton. Brennschwindung: Beim Brand wird dem Ton das chemisch gebundene Wasser entzogen, die Tonteilchen verdichten sich. 2.4 Tonwerkstücke werden häufig mit Glasuren versehen. Führen Sie Gründe dafür an und geben Sie einen Überblick über verschiedene Möglichkeiten des Glasurauftrages. Durch Glasuren wird die Oberfläche wasserdicht verschlossen. Durch Glasuren wird die Oberfläche geglättet. Glasuren tragen zur Oberflächengestaltung bei. Glasuren können durch Tauchen, Gießen, Spritzen, Tupfen oder Bemalen (Pinsel, Malhorn) aufgetragen werden.

19 2.5 Beschreiben Sie das Beschicken des Brennofens beim Glasurbrand und die Entnahme der fertigen Werkstücke. Beschickung: Schamotteplatte mit Trennmittel bestreichen der Boden der Werkstücke muss frei von Glasur sein staubförmig aufgetrocknete Glasur nur vorsichtig berühren Werkstücke auf Sinterfüße (keramische Dreifüße) stellen, sie dürfen die Schamotteplatte nicht berühren die Werkstücke dürfen sich gegenseitig nicht berühren Entnahme: erst nach dem vollständigen Abkühlen die Werkstücke entnehmen Glasurkanten sind scharf, deswegen vorsichtig entnehmen (Schutzhandschuhe verwenden) festgeklebte Dreifüße vorsichtig entfernen 3 Fachgerechte und gestaltende Verarbeitung Sie haben die Aufgabe eine bauchige Vase herzustellen, die als Muster für eine serielle Fertigung dienen kann. 3.1 Zeichnen Sie einen anschaulichen Entwurf für Ihre Vase. Achten Sie dabei auf spannungsreiche Proportionen. Mögliche Kriterien zur Bewertung des Entwurfes: maßstäbliche Zeichnung räumliche Darstellung konvexe und konkave Formen Ausformung eines Bauches Ansetzen eines Halses 3.2 Beschreiben Sie den Aufbau des Gefäßes in Bändertechnik unter Zuhilfenahme erklärender Skizzen. Gehen Sie dabei auch auf die verwendeten Werkzeuge und Hilfsmittel ein. Arbeitsschritt Werkzeuge/Hilfsmittel Skizze Ausrollen einer Tonplatte Rollholz, Abstandsleisten, Arbeitsplatte Zuschneiden der Bänder und der Bodenplatte Tonmesser, evtl. Schablone aus Karton Ansetzen des ersten Bandes auf die Bodenplatte: aufrauen eventuell schlickern fest andrücken verstreichen eventuell Bodenwulst einarbeiten Modellierhölzer, Gefäß mit Schlicker, Tonmesser

20 Ansetzen der weiteren Bänder: jeweils aufrauen schlickern Nahtstellen verstreichen (erst innen, dann außen) die Enden der Bänder anschrägen und versetzen obere Kanten der Bänder entsprechend der gewünschten Gefäßwölbung anschrägen Gefäßwand glätten (Werkzeuge wie oben) Holzspatel 3.3 Die Serienfertigung von Vasen erfolgt in der keramischen Industrie im Gussverfahren. Führen Sie drei Vorteile des Gussverfahrens gegenüber der manuellen Fertigung an. hohe Stückzahl, deshalb preiswert hohe Formgenauigkeit gleichmäßige Gefäßwand dünne Wandung möglich 4 Werkbetrachtung Ihnen liegen zwei unterschiedliche Abbildungen von Keramiktassen vor. 4.1 Beschreiben und vergleichen Sie beide hinsichtlich Form und Funktion. Tasse 1 Tasse 2 Form Flacher, weit geöffneter Korpus zylindrischer Korpus dünne, gleichmäßige Gefäßwand mitteldicke, gleichmäßige Gefäßwand Henkel ist dünn und als Band Henkel als Griffkugel angesetzt geformt Funktion Geringe Standfestigkeit große Standfläche durch kleinen Fuß Griff ist unpraktisch Henkel lässt sich gut greifen großes Fassungsvermögen geringes Fassungsvermögen 4.2 Sie sollen sich für eine der beiden Tassen für den täglichen Gebrauch entscheiden. Begründen Sie Ihre Wahl. z. B. Tasse 1 wirkt harmonischer und eleganter lässt sich wegen der großen Öffnung leichter reinigen Flüssigkeit kühlt wegen der großen Öffnung schneller ab ist stapelbar

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