Wirtschaftsingenieurwesen, Sonderstudiengang Technik Fertigungstechnik Prüfungsleistung

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1 Name, Vorname Matrikel-Nr. Studienzentrum Studiengänge Modul Art der Leistung Wirtschaftsingenieurwesen, Sonderstudiengang Technik Fertigungstechnik Prüfungsleistung Klausur-Kennzeichen WB-FER-P , TB-FER-P Datum Ausgegebene Arbeitsbögen Ort, Datum Name in Druckbuchstaben und Unterschrift Aufsichtführende(r) Abgegebene Arbeitsbögen Ort, Datum Prüfungskandidat(in) Aufgabe Σ Note max. Punktezahl Bewertung Prüfer ggf. Gutachter 1 Prüfer (Name in Druckbuchstaben) Datum, Unterschrift ggf. Gutachter (Name in Druckbuchstaben) Datum, Unterschrift 1 ggf. Gutachten im Rahmen eines Widerspruchsverfahrens Mantelbogen, Prüfungsleistung, Fertigungstechnik WB-FER-P , TB-FER-P

2 Mantelbogen, Prüfungsleistung, Fertigungstechnik, WB, TB Anmerkungen Prüfer: Datum, Unterschrift Anmerkungen Gutachter: Datum, Unterschrift Sonstige Anmerkungen: Datum, Unterschrift WB-FER-P , TB-FER-P Seite 4/4

3 Studiengänge Modul Art der Leistung Wirtschaftsingenieurwesen, Sonderstudiengang Technik Fertigungstechnik Prüfungsleistung Klausur-Kennzeichen WB-FER-P , TB-FER-P Datum Bezüglich der Anfertigung Ihrer Arbeit sind folgende Hinweise verbindlich: Verwenden Sie ausschließlich das vom Aufsichtsführenden zur Verfügung gestellte Papier und geben Sie sämtliches Papier (Lösungen, Schmierzettel und nicht gebrauchte Blätter) zum Schluss der Klausur wieder bei Ihrem Aufsichtsführenden ab. Eine nicht vollständig abgegebene Klausur gilt als nicht bestanden. Die Klausur-Aufgaben können einbehalten werden. Dies bezieht sich nicht auf ausgeteilte Arbeitsblätter, auf denen Lösungen einzutragen sind. Beschriften Sie jeden Bogen mit Ihrem Namen und Ihrer Immatrikulationsnummer. Lassen Sie bitte auf jeder Seite 1/3 der Breite als Rand für Korrekturen frei und nummerieren Sie die Seiten fortlaufend. Notieren Sie bei jeder Ihrer Antworten, auf welche Aufgabe bzw. Teilaufgabe sich diese bezieht. Die Lösungen und Lösungswege sind in einer für den Prüfer zweifelsfrei lesbaren Schrift abzufassen. Korrekturen und Streichungen sind eindeutig vorzunehmen. Unleserliches wird nicht bewertet. Bei numerisch zu lösenden Aufgaben ist außer der Lösung stets der Lösungsweg anzugeben, aus dem eindeutig hervorzugehen hat, wie die Lösung zustande gekommen ist. Zur Prüfung sind bis auf Schreib- und Zeichenutensilien ausschließlich die nachstehend genannten Hilfsmittel zugelassen. Werden andere als die hier angegebenen Hilfsmittel verwendet oder Täuschungsversuche festgestellt, gilt die Prüfung als nicht bestanden und wird mit der Note 5 bewertet. Bearbeitungszeit: 90 Minuten Hilfsmittel Anzahl Aufgaben: Höchstpunktzahl: Keine Vorläufiges Bewertungsschema: Punktzahl von bis einschl. Note ,0 sehr gut 90 94,5 1,3 sehr gut 85 89,5 1,7 gut 80 84,5 2,0 gut 75 79,5 2,3 gut 70 74,5 2,7 befriedigend 65 69,5 3,0 befriedigend 60 64,5 3,3 befriedigend 55 59,5 3,7 ausreichend 50 54,5 4,0 ausreichend 0 49,5 5,0 nicht ausreichend Klausuraufgaben, Prüfungsleistung, Fertigungstechnik WB-FER-P , TB-FER-P

4 Klausuraufgaben, Prüfungsleistung, Fertigungstechnik, WB, TB Aufgabe 1 insg. 9 Punkte Neben der Art des formlosen Stoffes wird als zweites Gliederungsmerkmal zur Einteilung der Urformverfahren die Art der Formgebung verwendet, wobei hier die Einteilung nach den mechanischen Prinzipien erfolgt. Nennen Sie in diesem Zusammenhang mindestens drei Urformprinzipien nach der Art der Formgebung und erläutern Sie diese kurz. Aufgabe 2 insg. 12 Punkte Das Gießen mit verlorenen Formen wird häufig zur Fertigung von Einzelstücken oder kleineren Serien verwendet. Dabei werden Modelle zur Formherstellung benutzt. a) Erläutern Sie die wesentlichen Unterschiede zwischen einem Dauer- und einem verlorenem Modell. b) Warum muss bei der Herstellung des Modells zur Erzeugung des Hohlraums einer verlorenen Form ein Schwindmaß berücksichtigt werden? 6 Pkte 3 Pkte c) Wozu werden Kerne beim Gießen mit verlorenen Formen benötigt? 3 Pkte Aufgabe 3 insg. 15 Punkte Das Walzen ist als stetiges oder schrittweises Druckumformen mit sich drehenden Werkzeugen (Walzen) definiert. Die nachfolgenden Abbildungen (1) bis (3) zeigen die nach der Stellung der Walzwerkzeuge zum Werkstück unterschiedlichen Grundverfahren des Walzens. (1) 2 (2) 2 (3) Abb. (1) bis (3): Grundverfahren des Walzens (1 Werkstück, 2 Walze) a) Nennen und erläutern Sie die in den Abb. (1) bis (3) dargestellten Grundverfahren des Walzens. 9 Pkte b) Führen Sie mindestens drei verschiedene Bauteile bzw. Bauteilarten auf, die allgemein durch Walzen hergestellt werden können. 6 Pkte Aufgabe 4 insg. 11 Punkte Das wichtigste industrielle Verfahren zur Fertigung von Blechhohlteilen ist das Tiefziehen. a) In welche Verfahrensgruppen lässt sich das Tiefziehen nach der Art des Werkzeuges und der Umformenergie einteilen? Nennen Sie mindestens drei dieser Verfahrensgruppen. b) Wozu dient das Umformverfahren Abstreckziehen und wodurch zeichnen sich die dadurch bearbeiteten Produkte (z. B. Getränkedosen) in ihren Eigenschaften aus? 6 Pkte 5 Pkte WB-FER-P , TB-FER-P Seite 2/4

5 Klausuraufgaben, Prüfungsleistung, Fertigungstechnik, WB, TB Aufgabe 5 insg. 14 Punkte Beim Fertigungsverfahren Drehen treten während des Zerspanvorgangs unterschiedliche Kräfte auf. Werkstück a) Benennen Sie die in der nebenstehenden Abbildung mit bis gekennzeichneten Kräfte beim Zerspanvorgang. 10 Pkte b) Geben Sie jeweils das typische Drehverfahren an, mit dem die folgenden Formelemente erzeugt werden: (1) Kreiszylindrische Außen- und Innenflächen (2) Ebene Flächen (3) Rotationssymmetrische Profilflächen (4) Gewinde Werkzeug F p F c F F f F a Arbeitsebene 4 Pkte Abb.: Kräfte beim Drehen (nach DIN 6584) Aufgabe 6 insg. 8 Punkte Zu den thermischen Abtragverfahren gehört neben der Elektronen- und Laserstrahlbearbeitung das funkenerosive Abtragen. a) Erläutern Sie das grundsätzliche Verfahrensprinzip des funkenerosiven Abtragens. Gehen Sie dabei auch darauf ein, wie der Materialabtrag erfolgt. 4 Pkte b) Nennen Sie die beiden gebräuchlichsten Verfahrensvarianten des funkenerosiven Abtragens. 4 Pkte Aufgabe 7 insg. 12 Punkte Ein weit verbreitetes Schweißverfahren im Kessel-, Behälter-, Apparate- und Anlagenbau ist das Wolfram- Inertgas-Schweißen (WIG). a) Charakterisieren Sie kurz das WIG-Schweißen hinsichtlich des abbrennenden Lichtbogens. 4 Pkte b) Welches konkrete Schutzgas kommt beim WIG-Schweißen vorwiegend zum Einsatz? 2 Pkte c) WIG-Schweißen kann sowohl unter Gleich- als auch unter Wechselstrom erfolgen. Geben Sie an, welche Werkstoffe bzw. Materialien mit den jeweiligen Stromarten geschweißt werden. 6 Pkte Aufgabe 8 insg. 9 Punkte Die verschiedenen Funktionselemente einer Werkzeugmaschine lassen sich in vier Hauptgruppen zusammenfassen. Zu diesen Hauptgruppen gehört u. a. das Maschinengestell bzw. -bett. a) Nennen Sie die drei weiteren Hauptgruppen einer Werkzeugmaschine. 6 Pkte b) Welche Funktionen bzw. Aufgaben erfüllt das Maschinengestell / -bett einer Werkzeugmaschine? 3 Pkte WB-FER-P , TB-FER-P Seite 3/4

6 Klausuraufgaben, Prüfungsleistung, Fertigungstechnik, WB, TB Aufgabe 9 insg. 10 Punkte Die nachfolgende Abbildung zeigt beispielhaft die Struktur eines bestimmten Organisationstyps der Fertigung. Dreherei D D D D Fräserei F F F F Bohrerei B B B Abb.: Beispielhafte Darstellung eines bestimmten Organisationstyps der Fertigung a) Geben Sie an, um welchen Organisationstyp der Fertigung es sich in der Abbildung handelt und nach welchem Gesichtspunkt die Arbeitsplätze angeordnet sind. b) Zu den wesentlichen Nachteilen des dargestellten Organisationstyps gehören u. a. weite Transportwege und lange Liegezeiten. Welche charakteristischen Vorteile des Organisationstyps stehen dem gegenüber (mindestens drei)? 4 Pkte 6 Pkte WB-FER-P , TB-FER-P Seite 4/4

7 Korrekturrichtlinie zur Prüfungsleistung Fertigungstechnik am Wirtschaftsingenieurwesen, Sonderstudiengang Technik WB-FER-P , TB-FER-P Für die Bewertung und Abgabe der Prüfungsleistung sind folgende Hinweise verbindlich: Die Vergabe der Punkte nehmen Sie bitte so vor, wie in der Korrekturrichtlinie ausgewiesen. Eine summarische Angabe von Punkten für Aufgaben, die in der Korrekturrichtlinie detailliert bewertet worden sind, ist nicht gestattet. Nur dann, wenn die Punkte für eine Aufgabe nicht differenziert vorgegeben sind, ist ihre Aufschlüsselung auf die einzelnen Lösungsschritte Ihnen überlassen. Stoßen Sie bei Ihrer Korrektur auf einen anderen richtigen als den in der Korrekturrichtlinie angegebenen Lösungsweg, dann nehmen Sie bitte die Verteilung der Punkte sinngemäß zur Korrekturrichtlinie vor. Rechenfehler sollten grundsätzlich nur zur Abwertung des betreffenden Teilschrittes führen. Wurde mit einem falschen Zwischenergebnis richtig weitergerechnet, dann erteilen Sie die hierfür vorgesehenen Punkte ohne weiteren Abzug. Ihre Korrekturhinweise und Punktbewertung nehmen Sie bitte in einer zweifelsfrei lesbaren roten Schrift vor. Die von Ihnen vergebenen Punkte und die sich daraus gemäß dem nachstehenden Notenschema ergebende Bewertung tragen Sie in den Klausur-Mantelbogen ein. Unterzeichnen Sie Ihre Notenfestlegung auf dem Mantelbogen. Gemäß der Prüfungsordnung ist Ihrer Bewertung folgendes Notenschema zugrunde zu legen: von Punktzahl bis einschl. Note ,0 sehr gut 90 94,5 1,3 sehr gut 85 89,5 1,7 gut 80 84,5 2,0 gut 75 79,5 2,3 gut 70 74,5 2,7 befriedigend 65 69,5 3,0 befriedigend 60 64,5 3,3 befriedigend 55 59,5 3,7 ausreichend 50 54,5 4,0 ausreichend Die korrigierten Arbeiten reichen Sie bitte spätestens bis zum 0 49,5 5,0 nicht ausreichend 24. Juni 2009 in Ihrem Studienzentrum ein. Dies muss persönlich oder per Einschreiben erfolgen. Der angegebene Termin ist unbedingt einzuhalten. Sollte sich aus vorher nicht absehbaren Gründen eine Terminüberschreitung abzeichnen, so bitten wir Sie, dies unverzüglich dem Prüfungsamt unserer Hochschule anzuzeigen (Tel. 040 / bzw. birgit.hupe@hamburger-fh.de). Korrekturrichtlinie, Prüfungsleistung, Fertigungstechnik WB-FER-P , TB-FER-P

8 Korrekturrichtlinie, Prüfungsleistung, Fertigungstechnik, WB, TB Lösung 1 vgl. SB 1: Kap. 2.2 insg. 9 Punkte Einteilung der Urformverfahren nach der Art der Formgebung: Urformen durch Schwerkraftwirkung (1): Der Formhohlraum füllt sich durch Wirkung der Schwerkraft mit formlosem Stoff (2). Urformen durch äußeren Druck (1): Der formlose Stoff wird durch von außen aufgebrachten Druck in den Formhohlraum gepresst (2). Urformen durch Zentrifugalkraftwirkung (1): Bei diesem Verfahren wird die in rotierende Dauerformen eingebrachte Schmelze durch die dort wirkende Zentrifugalkraft gleichmäßig über die Innenwand der Form verteilt (2). Urformen durch Druckwirkung des Urformwerkzeuges (1): Die Ausfüllung des Formhohlraumes mit formlosem Stoff erfolgt durch Druckwirkung eines aktiven Urformwerkzeuges (2). 9 Pkte (je 3 Pkte, max. 9 Pkte) Lösung 2 vgl. SB 1: Kap. 4.1 insg. 12 Punkte a) Unterschiede zwischen Dauer- und verlorenen Modellen: 6 Pkt Dauermodelle sind mehrfach verwendbar. Sie werden in der Regel geteilt ausgeführt und mit Aushebeschrägen versehen. Verlorene Modelle sind nur einmal verwendbar. Sie sind ungeteilt und erfordern in der Regel keine Aushebeschrägen. b) Grund für die Berücksichtigung eines Schwindmaßes bei der Modellherstellung: Das Schwindmaß ist erforderlich, um die Wärmeschrumpfung des Gussteiles bei der Abkühlung zu berücksichtigen. c) Aufgabe der Kerne beim Gießen mit verlorenen Formen: Kerne werden zur Erzeugung von Durchbrüchen, Bohrungen oder anderen Hohlräumen im Gussteil benötigt. (je 3 Pkte) 3 Pkte 3 Pkte Lösung 3 vgl. SB 2: Kap insg. 15 Punkte a) Grundverfahren des Walzens: 9 Pkte (1) Längswalzen (1): Die Werkstücklängsachse steht senkrecht zu den parallelen Walzenachsen. Das Werkstück erfährt eine Längsdurchlaufbewegung, so dass die Umformung über die Länge fortschreitet (2). (2) Querwalzen (oder Einstechverfahren) (1): Die Werkstückachse liegt parallel zu den Werkzeugachsen. Das Werkstück erfährt eine Drehbewegung um die eigene Achse, die Umformung schreitet über den Werkstückumfang fort (2). (3) Schrägwalzen (oder Durchlaufverfahren) (1): Die Walzenachsen sind gegeneinander geneigt, die Werkstückachse liegt dazwischen. Das Werkstück erfährt eine Dreh- und Längsbewegung (2). b) Bauteile bzw. Bauteilarten, die durch Walzen hergesellt werden können: 6 Pkte Bleche, Profile, Stabstähle, Kettenlaschen, Kugeln, Zylinder, Geschirr, Wellen, Gewinde, WB-FER-P , TB-FER-P Seite 2/4 Messerklingen, Turbinenschaufeln, usw. (je 2 Pkte, max. 6 Pkte)

9 Korrekturrichtlinie, Prüfungsleistung, Fertigungstechnik, WB, TB Lösung 4 vgl. SB 2: Kap , 4.2 insg. 11 Punkte a) Verfahrensgruppen des Tiefziehens: 6 Pkte Tiefziehen mit starren Werkzeugen Tiefziehen mit nachgiebigen Werkzeugen Tiefziehen mit Wirkmedien Tiefziehen mit Wirkenergie (je 2 Pkte) b) Aufgabe des Abstreckziehens und Eigenschaften der bearbeiteten Produkte: 5 Pkte Das Abstreckziehen dient zur Verminderung der Wanddicke von napfförmigen Teilen, die durch Tiefziehen oder Fließpressen hergestellt wurden (2). Eigenschaften der bearbeiteten Produkte: hohe Maß- und Formgenauigkeiten (1) sehr gute Oberflächenqualitäten (1) geringe Wandstärken (1) Lösung 5 vgl. SB 3: Kap , 4.1 insg. 14 Punkte a) Kräfte beim Zerspanvorgang: 10 Pkte Zerspankraft Schnittkraft Passivkraft (je 2 Pkte) Vorschubkraft Aktivkraft b) Typische Drehverfahren für verschiedene Formelemente: 4 Pkte (1) Runddrehen (für kreiszylindrische Außen- und Innenflächen) (2) Plandrehen (für ebene Flächen) (je 1 Pkt) (3) Profildrehen (für rotationssymmetrische Profilflächen) (4) Schraubendrehen (für Gewinde) Lösung 6 vgl. SB 3: Kap insg. 8 Punkte a) Verfahrensprinzip des funkenerosiven Abtragens: 4 Pkte Das funkenerosive Abtragen ist ein Bearbeitungsverfahren für elektrisch leitende Werkstoffe. Dabei werden die Elektroden (Werkstück- und Werkzeugelektrode) so positioniert, dass zwischen beiden ein Arbeitsspalt verbleibt. Wird an die Elektroden eine elektrische Spannung angelegt, kommt es nach Überschreiten der Durchschlagsfestigkeit des Dielektrikums (elektrisch nicht leitendes Arbeitsmedium) zu kurzzeitigen elektrischen Entladungen, die einen Materialabtrag bewirken. b) Verfahrensvarianten des funkenerosiven Abtragens: 4 Pkte Funkenerosives Senken Funkenerosives Schneiden (je 2 Pkte) WB-FER-P , TB-FER-P Seite 3/4

10 Korrekturrichtlinie, Prüfungsleistung, Fertigungstechnik, WB, TB Lösung 7 vgl. SB 4: Kap insg. 12 Punkte a) Charakteristik des WIG-Schweißens hinsichtlich des abbrennenden Lichtbogens: 4 Pkte Beim WIG-Schweißen brennt der Lichtbogen in einer Schutzgasschicht zwischen dem Werkstück und einer nicht abschmelzenden Wolframelektrode. b) Schutzgas beim WIG-Schweißen: 2 Pkte Argon c) Schweißbare Materialien bei Gleich- oder Wechselstrom: 6 Pkte Gleichstrom: Schweißen legierter Stähle Wechselstrom: Schweißen von Leichtmetallen und deren Legierungen (je 3 Pkte) Lösung 8 vgl. SB 5: Kap. 2.1 insg. 9 Punkte a) Hauptgruppen einer Werkzeugmaschine (neben dem Maschinengestell / -bett): 6 Pkte Führungen / Lagerungen Antriebe Steuerungen (je 2 Pkte) b) Funktionen bzw. Aufgaben eines Maschinengestells / -betts: 3Pkte Das Maschinengestell / -bett trägt alle weiteren Bauteile (1) und nimmt die statischen und dynamischen (1) sowie einen großen Teil der thermischen Belastungen (1) der Maschine auf. Lösung 9 vgl. SB 6: Kap insg. 10 Punkte a) Abgebildeter Organisationstyp der Fertigung und Anordnung der Arbeitsplätze: 4Pkte Werkstattfertigung (2) Die Arbeitsplätze sind nach dem Bearbeitungsverfahren angeordnet (2). b) Vorteile der Werkstattfertigung: 6 Pkte Hohe Flexibilität bezüglich Änderung des Produktionsprogramms nach Art und Menge. Auftragsspitzen problemlos. Einzel- und Serienfertigung möglich. Gute Anpassungsfähigkeit an neue Fertigungsverfahren und geänderte Arbeitsablauffolgen. (je 2 Pkte) Hoher Nutzungsgrad der Betriebsmittel bei Universalität des Maschinenparks. Redundanz bei Störungen. Relativ geringe Fixkosten bei geringen bis mittleren Investitionskosten. Leichte Abteilungsbildung. WB-FER-P , TB-FER-P Seite 4/4