Abschlussprüfung 2013 an den Realschulen in Bayern

Transkript

1 Abschlussprüfung 2013 an den Realschulen in Bayern Werken Schriftlicher Teil Aufgabe A 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 Keramik ist ein wichtiger Bestandteil menschlicher Kultur und zählt bedingt durch die rasante technische Entwicklung auch heute zu den modernsten und vielseitigsten Werkstoffen überhaupt. 1.1 Keramische Erzeugnisse gelten als die ältesten Kulturgüter. Beschreiben Sie drei Bereiche, in denen Keramik früher eine bedeutende Rolle spielte. z. B. Ton als Schriftträger In Mesopotamien, im Alten Ägypten und auch bei den Kelten wurden Schriftzeichen (Keilschrift, Hieroglyphen und Runen) in den feuchtharten Ton geritzt oder gestempelt und dienten so der Informationsübermittlung. Ton für Kultgegenstände Bei den Kelten wurden z. B. aus dem plastischen Ton kleine Figuren geformt, die bei religiösen Feiern oder als Grabbeigaben verwendet wurden. Ton für Gebrauchsgegenstände und Gefäße Bereits in der Antike stellten die Griechen und Römer aus Ton kunstvolle Vasen und Krüge her, aber auch die Chinesen und Japaner brachten in der Verarbeitung von Porzellan meisterhaftes Geschirr hervor. Ton für Schmuckgegenstände Schon bei den Kelten wurde Ton auch zur Herstellung von Broschen und Tonperlen, die zu Ketten aufgefädelt wurden, verwendet. 1.2 In unserer Zeit hat sich der Einsatz der Keramik ausgeweitet. Die sogenannte technische Keramik gewinnt aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften immer mehr an Bedeutung. Nennen Sie Anwendungsbereiche mit jeweils einem Beispiel und ordnen Sie eine entsprechende Materialeigenschaft zu.

2 Anwendungsbereiche Technische Keramik, z. B. Fahrzeugtechnik Raumfahrt Medizintechnik Elektrotechnik Schneidewerkzeuge Beispiel Bremsscheiben Hitzeschildkacheln Künstliche Gelenke Isolatoren Messer / Skalpelle Materialeigenschaften, z. B. Abrieb- und Verschleißfestigkeit Hitze und Hitzeschockbeständigkeit bis weit über 1000 C gute Biokompatibilität (gute Verträglichkeit mit lebendem Gewebe) elektrische Isolationsfähigkeit hohe mechanische Festigkeit 2 Werkstoffkunde und Arbeitsverfahren 2.1 Erklären Sie die Entstehung von Ton in der Natur und gehen Sie dabei auch auf die unterschiedlichen Tonlager ein. Tonlager sind das Ergebnis eines Jahrmillionen andauernden chemischen und mechanischen Verwitterungsprozesses von Gestein durch chemische (Säuren) und mechanische (Wind, Regen, Reibung) Einflüsse sowie durch Sonnenlicht. Dabei bildet sich aus feldspathaltigen Gesteinen, besonders Granit und Gneis, das Aluminiumsilikat. Wenn diese Verwitterungsprodukte am Ort ihrer Entstehung liegen geblieben sind, spricht man von Primärton, dem Kaolin reiner, weiß brennender Ton. Meist werden die Verwitterungsprodukte aber durch Regen in Bächen und Flüssen weggespült und kommen so von Gebirgen in Ebenen. Dabei können neue Bestandteile (organische Stoffe, Mineralien) eingeschwemmt werden. Wo die Fließgeschwindigkeit immer geringer wird, sinken die Teilchen zu Boden und bilden dort Lager. Diesen Ton nennt man Sekundärton. 2.2 Beschreiben Sie die Aufbereitung von Naturton zur fertigen keramischen Masse. Einsumpfen Die abgebauten Tonbrocken werden zerkleinert und in großen Becken mit Wasser überdeckt. Dabei lösen sich leichtere Verunreinigungen, steigen an die Wasseroberfläche und können dort abgeschöpft werden. Schwere Fremdkörper sinken im Schlamm ab. Mauken Der Tonschlamm wird einige Tage bei gleich bleibender Temperatur feucht gelagert. Bei diesem Vorgang entsteht im Ton ein Fäulnisprozess. Organische Verunreinigungen zersetzen sich, die Tonmasse wird plastischer (= leichter formbar). Homogenisieren Der Tonschlamm wird anschließend durch ein Sieb getrieben und entwässert. Nach einer kurzen Trocknungszeit wird die Tonmasse kräftig durchgeknetet und verdichtet. Ton kann aber auch getrocknet und gemahlen als Tonmehl gehandelt werden.

3 2.3 Keramische Massen werden aufgrund ihrer Zusammensetzung in Gruppen eingeteilt. Ergänzen Sie die Grafik. Irdenware Steingut Ziegelton Keramische Massen Steinzeug Porzellan Technische Sondermassen 2.4 Bei der Verarbeitung von Ton sind drei Trockenstufen von Bedeutung. Nennen Sie diese und dazu den entsprechenden Zeitraum der Trocknung. Ordnen Sie zwei mögliche Dekortechniken der entsprechenden Trockenstufe zu. Trockenstufe Zeitraum Dekortechnik Feuchthart Nach einigen Stunden Stempeln Lederhart Nach einem Tag Engobieren Hart Nach einer Woche 2.5 Beschreiben Sie eine der oben genannten Dekortechniken genauer. z. B. Stempeln Runde oder kantige Holzstäbe, Gipszylinder oder quader lassen sich an den Enden zu Stempeln ausarbeiten, aber auch vorgefundene, fertige Teile, wie z. B. Samenkapseln von Pflanzen können als Stempel verwendet werden. Mit diesen Stempeln lassen sich Muster reliefartig in die Gefäßwand drücken. Durch die Reihung des Stempelmotivs entsteht ein Ornament. Für das Stempeln darf der Ton höchstens feuchthart sein, da Material nur verdrängt, aber nicht abgetragen wird. Um die Gefäßform nicht zu beschädigen, muss man unbedingt von innen dagegen drücken. 2.6 In der keramischen Industrie werden Gegenstände in großer Stückzahl unter Verwendung des Gießverfahrens hergestellt. Beschreiben Sie das Gießverfahren ausgehend von einer fertigen Gussform. Die flüssige keramische Gießmasse wird in Hohlformen aus Gips gegossen. Der Gips entzieht der Gießmasse im Randbereich Wasser und die Bestandteile der Masse verfestigen sich an den Formwänden. Mehrteilige Formen werden über Passstifte exakt zusammengeführt und durch Gummibänder fest zusammengehalten. Je länger die Masse in der Form verbleibt, um so dicker wird die Wandstärke. Ist die vorgesehene Wandstärke erreicht, wird die restliche flüssige Masse aus der Form ausgegossen. Nach gewisser Trocknungszeit kann man die Form öffnen und die Teile können zur endgültigen Trocknung herausgenommen werden. Danach werden die Gussnähte in lederhartem Zustand entgratet. Überstände und überflüssige Teile werden entfernt und kleine Fehler ausgebessert.

4 2.7 Auch in der Kunststoffindustrie gibt es Formungsverfahren, bei denen eine plastische Masse zu seriellen Produkten verarbeitet wird. Nennen Sie drei dieser Verfahren. Spritzgießen Extrudieren Kalandrieren 3 Fachgerechte und gestaltende Verarbeitung Sie haben die Aufgabe, eine eckige Dose mit gut schließendem Deckel herzustellen. 3.1 Fertigen Sie eine aussagekräftige Zeichnung Ihrer Dose mit Deckel an. Zeichnen Sie zusätzlich eine Detailansicht, welche die Passung des Deckels verdeutlicht. z. B. 3.2 Benennen und begründen Sie eine geeignete Aufbautechnik für Ihr Werkstück. Plattentechnik eignet sich besonders gut für ebenflächige oder zylindrische Gefäße schnelle Arbeitsweise durch den Plattenzuschnitt rechtwinkliges Fügen möglich größere Flächen können gefügt werden, dadurch zeitsparend 3.3 Erstellen Sie einen tabellarischen Arbeitsplan, der über die nötigen Arbeitsschritte sowie Werkzeuge und Hilfsmittel informiert. Arbeitsschritte Werkzeuge und Hilfsmittel Abschneiden der Tonplatten vom Hubel Drahtschneider / Tonabschneider Ausrollen gleichmäßig starker Platten Abstandsleisten, Rund- / Nudelholz, Arbeitsunterlage Zuschneiden der einzelnen Platten für den Boden, die Seitenwände und den Deckel Tonmesser, Holzleisten Fügen der Einzelteile: Aufrauen der Nahtstellen Andrücken der Seitenteile auf die Bodenplatte Verstreichen der Nahtstelle innen und außen; ggf. innen eine Wulst als Verstärkung andrücken Passung von Deckel und Korpus herstellen: z. B. Passungsplatten in den Deckel fügen (Aufrauen, Andrücken der Kontaktstellen) Übergänge verstreichen Rechtwinkligkeit der Flächen prüfen und ggf. nacharbeiten Modellierhölzer, Modellierschlingen, Ränderscheibe (Modellierhölzer, Modellierschlingen) Holzpaddel (Holzleiste)

5 4 Gesundheits- und Umweltschutz, Umgang mit Arbeitsmitteln In einer Werkstattordnung soll grundsätzlich der Umgang mit den Werkzeugen und dem Material geregelt werden. Formulieren Sie sechs entsprechende Arbeitsregeln für den Werkstoff Ton. Eine geeignete Arbeitsunterlage ist erforderlich. Am Arbeitsplatz sollen nur die Werkzeuge liegen, die für den aktuellen Arbeitsvorgang benötigt werden. Den nicht benötigten Ton deckt man mit Folie ab, damit er nicht austrocknet. Tonreste werden zu größeren Kugeln geformt. Die Reinigung und Pflege der Werkzeuge erfolgt immer unmittelbar nach der Arbeit, damit die anhaftenden Tonreste sich nicht beim nächsten Arbeiten mit dem frischen Ton vermischen. Den noch frisch anhaftenden Ton kann man vorsichtig mit den Fingern abstreifen, bereits angetrocknete Tonreste werden grob abgeschabt. Tonwerkzeuge reinigt man nass z. B. über einer Schüssel, weil durch den Tonschlamm der Abfluss des Waschbeckens verstopfen könnte oder man wischt sie nur leicht feucht ab. 5 Werkbetrachtung Bei der Herstellung von keramischen Gebrauchsgegenständen ist es besonders wichtig, dass der Zusammenhang von Form und Funktion beachtet wird gemäß dem Grundsatz form follows function. Erläutern Sie, inwiefern dieser Grundsatz bei dem abgebildeten Krug seine Anwendung fand. Funktion Standfestigkeit Flüssigkeitsaufnahme Flüssigkeitsabgabe Handhabung (Ergonomie) Form Die Standfläche ist ausreichend, aber nicht zu groß und hat den gleichen Durchmesser wie die obere Öffnung. Die Öffnung ist ausreichend groß, um Flüssigkeit einfüllen zu können. Der Korpus hat ein angemessenes Fassungsvermögen. Der Ausguss/ die Schnaupe ist groß genug und so geformt, dass ein tropfenfreies Ausgießen möglich ist. Sie ist jedoch nicht zu groß geformt, so dass das Gesamtbild des Kruges ein harmonisches ist. Der Henkel ist so groß, dass der Krug gut mit einer Hand gehalten werden kann. Der Henkel passt von Größe und Wölbung (stimmige Proportion). Der Henkel trägt das Gewicht des Kruges, wirkt aber nicht klobig; er ist nur an den Ansatzstellen verstärkt.

6 Abschlussprüfung 2013 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 Aus Datenschutzgründen sind fotografische Abbildungen entfernt. Mit dem Material Holz verbindet der Mensch ein Gefühl von Natürlichkeit und Wärme. Dieses Empfinden und viele weitere positive Eigenschaften machen es seit jeher zu einem begehrten Werkstoff in vielen Bereichen unseres Lebens, wie beispielsweise im Hausbau und im Innenausbau. 1.1 Nennen Sie vier weitere traditionelle Bereiche, in denen Holz verwendet wird. Fügen Sie je ein Beispiel mit einer jeweils anderen vorteilhaften Werkstoffeigenschaft hinzu. Bereich, z. B. Beispiel Vorteilhafte Eigenschaft, z. B. Möbelbau Schrank lebendige, natürliche Oberfläche Sportgeräte Schlitten stabil, elastisch Instrumentenbau Gitarre warmer Klang, gute Resonanz Spielzeug Bauklötze gesundheitlich unbedenklich, angenehme Haptik 1.2 Im Haus- und Innenausbau wird der Werkstoff Holz häufig auch durch andere Materialien ersetzt. Finden Sie für die folgenden Anwendungsbeispiele einen geeigneten Ersatzwerkstoff und begründen Sie dessen Verwendung anhand zweier Vorzüge. Beispiel Fensterrahmen Fußbodenbelag Balkongeländer Ersatzmaterial z. B. Kunststoff Keramik Metall Begründung / Vorzüge z. B. witterungsbeständig beliebig einfärbbar harte, widerstandsfähige Oberfläche leicht zu reinigen langlebig wartungsfreundlich

7 Treppen Stein 2 Werkstoffkunde und Werkzeuge abriebfest, robust sehr belastbar 2.1 Beschriften Sie den Stammquerschnitt eines Baumes. Außenrinde / Borke Innenrinde / Bast Markröhre Kambium Kernholz Splintholz 2.2 Die abgebildete Baumscheibe zeigt eine typische Erscheinung während des Trocknens. Erklären Sie die sichtbaren Veränderungen. Radial gerichtete Trockenrisse (Luftrisse) entstehen. Aufgrund der höheren Feuchtigkeit im Splint schwindet der Außenbereich stärker. 2.3 Im Sägewerk wird der Baumstamm zu seinen Handelsformen aufgetrennt. Benennen Sie die Bretter nach ihrer Lage im Baumstamm. Beschreiben Sie deren unterschiedliches Schwundverhalten und unterstützen Sie Ihre Aussage durch Schemazeichnungen. Herzbrett (Kernbrett) Mittelbrett Seitenbrett bleibt fast eben (stehende Jahresringe) beidseitig nur geringer Schwund vom Kern ausgehend können sternförmige Risse (Hirnrisse) entstehen schwindet zur linken Seite hin stärker Knickbildung in Richtung zum Splint von der Kernseite aus können Risse entstehen das Brett schwindet sehr stark (liegende Jahresringe verkürzen sich) starkes Rundziehen in Richtung zur Schwarte

8 2.4 Begründen Sie anhand von vier Aspekten, warum im Möbelbau Massivholz häufig durch Holzwerkstoffe ersetzt wird. z. B.: Holzwerkstoffe haben den Vorteil, dass sie nicht arbeiten und maßhaltig sind. Holzwerkstoffe können in beliebig großen Formaten hergestellt werden. Holzwerkstoffe mit Kunststofffurnier können in Farbe und Dekor jedem Modetrend angepasst werden. Für die Produktion von Holzwerkstoffen können Holzreste und -abfälle verwertet werden. Möbel aus Massivholz sind wesentlich teurer. 2.5 Beschreiben Sie den Aufbau einer Furnierplatte (Sperrholzplatte) und fertigen Sie dazu eine aussagekräftige Zeichnung. Furnierplatten bestehen aus einer ungeraden Anzahl (3, 5, 7...) von Furnierschichten, die in ihrer Faserrichtung kreuzweise übereinander geleimt und gepresst werden. Die beiden Deckschichten oben und unten haben immer dieselbe Faserrichtung und sind in der Regel hochwertiger als die inneren Schichten. 2.6.a Eine der gebräuchlichsten Sägen im Werkunterricht ist die Feinsäge. Beschriften Sie die abgebildete Feinsäge und erläutern Sie, für welche Zwecke sie verwendet wird. Rückenverstärkung Zwinge Heft Sägeblatt Zahnreihe Angel (innen liegend) Verwendung: zum Ablängen von Leisten / Latten für gerade, feine Schnitte für Gehrungsschnitte 2.6.b Erklären Sie die Fachbegriffe auf Stoß und Schränkung. Veranschaulichen Sie Ihre Ausführungen durch Detailzeichnungen. Auf Stoß : Die Zähne zeigen nach vorne, vom Heft weg; die Säge arbeitet bei der Vorwärtsbewegung. Der Schnittwinkel beträgt 90. Beim Zurückziehen wird das Werkzeug entlastet, dabei wird keine Arbeit verrichtet. Schränkung : Die Sägezähne sind wechselseitig ausgestellt, dadurch wird die Sägefuge breiter als das Sägeblatt dick ist. So kann das Sägeblatt sich nicht verklemmen, die Holzspäne können abtransportiert werden. Die Schränkweite darf allerdings nicht mehr als

9 die doppelte Sägeblattdicke betragen. 3 Fachgerechte und gestaltende Verarbeitung Sie haben die Aufgabe, in einer Materialkombination aus Ahornholzleisten, einer Holzwerkstoffplatte und Acrylglas ein Tablett herzustellen. 3.1 Wählen Sie eine geeignete klassische Holzverbindung, um die Rahmenteile sicher und fest miteinander zu verbinden. Zeichnen Sie eine räumliche Darstellung der Eckverbindung vor dem Zusammenfügen. z. B.: Parallelzinkung 3.2 Für die Anfertigung der Griffe steht Ihnen eine Acrylglasplatte zur Verfügung. Der Kunststoff soll dabei auch thermisch verformt werden. Die Griffe sind mittels Verschraubung mit dem Rahmen zu verbinden. Beachten Sie bei Ihrem Entwurf die Funktion ebenso wie eine ansprechende, zum Tablett passende Form. Stellen Sie Ihre Lösung zeichnerisch anschaulich dar. Zeichnung, z. B. 3.3 Erstellen Sie eine Übersicht über die einzelnen Arbeitsschritte zur Herstellung der Griffe aus Acrylglas. Nennen Sie dabei auch die benötigten Werkzeuge und Werkhilfsmittel. Arbeitsschritte Werkzeuge/Hilfsmittel Schablone anfertigen Bleistift, Lineal Schere Kontur zweimal auf Acrylglas übertragen Folienstift Griffe aussägen Laubsäge Laubsägetisch Zwinge beide Teile zusammen fixieren Kreppband Kanten bearbeiten: feilen, abziehen Kanten schleifen Kanten polieren Schraubstock Schutzbeilagen Feile, Ziehklinge Schleifpapiere von grob bis fein, Nassschleifpapiere Tischbohrmaschine Polierschwabbel Polierwachs Bohrungen für die Befestigung markieren Vorstecher Bohren Teile trennen, Schutzfolie entfernen Kunststoffbohrer (HSS) Kühlmittel Maschinenschraubstock Griffe feucht reinigen weiches Tuch oder Schwamm

10 thermisch verformen 4 Gesundheitsschutz Heizstab oder Heißluftfön Biegehilfe Schutzhandschuhe Führen Sie Schutzmaßnahmen an, die Sie vor Verletzungen bei der Herstellung Ihres Werkstücks schützen. Arbeitsverfahren Schutzmaßnahmen beim Stemmen Rahmenleiste fest einspannen vom Körper weg arbeiten nur scharfes und intaktes Stemmwerkzeug benutzen beim Sägen Werkstück fixieren auf festen Sitz des Heftes achten Hand von der Sägelinie fernhalten beim thermischen Umformen Schutzhandschuhe tragen für gute Belüftung sorgen Berühren der Heizquelle vermeiden beim Bohren kontrollieren, ob der Bohrer richtig und fest sitzt Werkstück sicher einspannen, um ein Mitdrehen zu verhindern die allgemeinen Sicherheitsbestimmungen beim Bohren an der Ständerbohrmaschine einhalten: Haare zusammenbinden, keine lose Kleidung, Schutzbrille tragen, etc. 5 Werkbetrachtung Beurteilen Sie die handwerkliche Verarbeitung der in 3.1 gewählten Holzeckverbindung sowie der Kunststoffgriffe Ihres Werkstückes. Eckverbindung, z. B.: passgenaue Fingerzinkung rechter Winkel an allen vier Ecken saubere Nachbearbeitung Griffe, z. B.: sauber polierte Kanten unbeschädigte Oberfläche saubere, symmetrische Bohrungen fehlerfreie thermische Umformung

11 Abschlussprüfung 2013 an den Realschulen in Bayern Werken Schriftlicher Teil Aufgabe C LÖSUNGSHILFE Kunststoff 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. Aus Datenschutzgründen sind fotografische Abbildungen entfernt. 1 Bedeutung des Werkstoffs Kunststoffe sind Werkstoffe nach Maß und haben in verschiedenen Bereichen traditionelle Werkstoffe ersetzt. 1.1 Stellen Sie anhand von vier Bereichen mit konkreten Beispielen dar, welche verschiedenen Vorzüge die Kunststoffe jeweils aufweisen. a) Bereich, z. B. Traditioneller Vorzüge des Kunststoffs (je 2) b) Gegenstandsbeispiel, z. B. Werkstoff 1a) Verpackung: bruchsicher Glas b) Getränkeflaschen leicht 2a) Spielwaren: hygienische Oberfläche Holz b) Bauklötze beliebig einfärbbar 3a) Automobilbau: beliebig formbar Metall b) Benzintank witterungsbeständig 4a) Sport: atmungsaktiv Baumwolle b) Funktionskleidung elastisch 1.2 Kunststoffe eignen sich für eine Massenproduktion in besonderer Weise. Erläutern Sie die Notwendigkeit, Vorteile und Probleme der Massenproduktion. Notwendigkeit, z. B.: Wegen des gestiegenen Verbrauchs sind hohe Stückzahlen notwendig. Kunststoffprodukte müssen wegen ihrer zum Teil geringen Belastbarkeit bzw. aufgrund des hohen Verschleißes ersetzt werden.

12 Vorteile, z. B.: Durch kostengünstige Produktion werden die Produkte billiger. Aufgrund standardisierter Herstellung können Einzelteile beliebig ausgetauscht werden. Probleme, z. B.: Bei der Produktion erfolgt hoher Schadstoffausstoß und hoher Verbrauch nicht nachwachsender Rohstoffe. 2 Werkstoffkunde und Arbeitsverfahren 2.1 Nennen Sie Ausgangsstoffe für die Kunststoffherstellung. Unterscheiden Sie dabei halbsynthetische Kunststoffe (aus Umwandlung von Naturstoffen) und vollsynthetische Kunststoffe. Halbsynthetische Kunststoffe Vollsynthetische Kunststoffe Ausgangsstoffe Kautschuk Zellulose Kasein Erdöl Erdgas Kohle 2.2 Bei der chemischen Synthese werden drei Herstellungsverfahren unterschieden. Benennen Sie diese und beschreiben Sie eines davon genauer. Polymerisation Polykondensation Polyaddition z. B. Polymerisation: Verknüpfung von gleichen Grundbausteinen (Monomere) zu fadenförmigen Makromolekülen stufenloser Reaktionsablauf keine Bildung von Reaktionsnebenprodukten 2.3 Das abgebildete Kunststofferzeugnis wurde durch ein industrielles Formungsverfahren produziert. Benennen Sie dieses und beschreiben Sie den Formungsprozess. Extrusionsblasverfahren: Einführen eines plastischen Kunststoffschlauchs in zweiteiliges Hohlwerkzeug Schlauch wird von Werkzeugwänden umschlossen luftdichtes Abschließen des Hohlwerkzeugs Ausdehnung des Schlauchs durch Einpressen von Luft Luft drückt ausgedehnten Schlauch gegen abkühlende Werkzeugwand, dadurch Formung des Hohlkörpers 2.4 Die dargestellten Schemazeichnungen zeigen weitere Formungsverfahren. Benennen Sie diese und führen Sie jeweils ein typisches Produkt an. Kalandrieren Tiefziehen typ. Produkt: z. B. Duschvorhang typisches Produkt: z. B. Badewanne

13 2.5 Acrylglas ist aufgrund seiner vorteilhaften Eigenschaften ein häufig verwendeter Kunststoff. Führen Sie vier Eigenschaften an und ergänzen Sie jeweils eine entsprechende Anwendungsmöglichkeit. Eigenschaft, z. B. Anwendungsmöglichkeit, z. B. verzerrungsfreie Durchsicht Witterungsbeständigkeit hohe Lichtdurchlässigkeit thermische Verformbarkeit Brillengläser Leuchtreklamen Kfz-Leuchtenabdeckungen Badewannen 2.6 Sie sollen eine 3 mm starke Acrylglasplatte entlang einer geraden Linie trennen. Neben dem Sägen haben Sie ein weiteres Trennverfahren kennengelernt. Benennen und beschreiben Sie dieses unter Zuhilfenahme einer Skizze. Ritzbrechen: Werkstück parallel zur Tischkante einspannen Bruchkante dabei genau an Tischkante legen Stahlschiene o. Ä. als Schneidhilfe direkt an der Bruchkante fixieren mit Universalmesser mehrmals in einem Zug über ganze Länge anritzen anschließend mit gleichmäßigem Druck abbrechen evtl. Schutzhandschuhe o. Ä. und Schutzbrille tragen den entstandenen Grat mit Ziehklinge oder Feile entfernen 3 Fachgerechte und gestaltende Verarbeitung Sie haben die Aufgabe, im Rahmen eines Design-Wettbewerbs den Prototyp eines Eierbechers bzw. Eierhalters aus Acrylglas zu entwerfen. Das Werkstück soll aus einem Stück bestehen (nicht gefügt). Die zur Verfügung stehende Acrylglasplatte ist sowohl mechanisch zu bearbeiten als auch thermisch zu verformen. 3.1 Veranschaulichen Sie Ihre Designidee in einer aussagekräftigen räumlichen Darstellung und einer maßstabsgetreuen Abwicklung. Der Durchmesser für die Öffnung, in der das Ei Halt findet, soll 4 cm betragen. Räumliche Darstellung: sauber, anschaulich, ausreichend groß Abwicklung: maßstabsgetreu 3.2 Erstellen Sie einen tabellarischen Arbeitsplan, der alle Arbeitsschritte sowie Werkzeuge und Hilfsmittel berücksichtigt. Ergänzen Sie gegebenenfalls wichtige Arbeitshinweise. Arbeitsschritte Werkzeuge / Werkhilfsmittel Planung, Entwurf Übertragung auf das Material Lineal, Bleistift etc. Folienstift Wichtige Hinweise, z. B. materialsparend aufzeichnen, ggf. Schablone verwenden

14 Bohren Aussägen Feilen Schleifen Polieren Warmverformen Bohrmaschine, Kunststoffbohrer oder HSS-Bohrer, Holzunterlage, Maschinenschraubstock Laubsäge, Sägetisch, Schraubzwinge Feilen mit entsprechenden Querschnitten, Schraubstock Trocken- und Nassschleifpapiere mit entsprechenden Körnungen, Schleifkork Polierwachs bzw. -paste, Schwabbelscheibe, Tischbohrmaschine Heizstab, Heißluftfön, Biegehilfe Material fest einspannen, niedrige Drehzahl, lüften und kühlen niedrige Sägegeschwindigkeit, um zu vermeiden, dass Sägeblatt verklebt nicht federnd einspannen, Schutzbeilagen verwenden vom groben zum feinen Schleifpapier zu hohen Anpressdruck vermeiden Material bis zum Erkalten in gewünschter Position festhalten bzw. fixieren 4 Gesundheitsschutz, Umweltschutz 4.1 Führen Sie je drei Maßnahmen auf, die zur Vermeidung von Gesundheitsgefahren beim Warmverformen und beim Bohren von Kunststoffen getroffen werden müssen. Warmverformen von Kunststoffen: Für ausreichend Belüftung sorgen Schutzhandschuhe tragen Heizquelle nicht berühren Bohren von Kunststoffen: Werkstück sicher einspannen Schutzbrille tragen Bohrer fest einspannen 4.2 Das wichtigste Ausgangsmaterial für die Kunststoffherstellung ist Erdöl, ein nicht nachwachsender Rohstoff. Diese begrenzte Ressource erfordert ein Umdenken beim Verbraucher. Erläutern Sie, wie Sie sich in diesem Zusammenhang umweltbewusst verhalten können. z. B.: Vermeidung von Kunststoffverpackungen beim Kauf Mülltrennung im Haushalt Verwendung von Mehrwegprodukten Verpackungen aus Biokunststoffen bevorzugen bei Wahlmöglichkeit traditionellen Werkstoffen den Vorzug geben

15 5 Werkbetrachtung Nennen Sie drei übergeordnete Kriterien, nach denen die Jury des Design-Wettbewerbs Ihr Werkstück aus Aufgabe 3 beurteilen könnte, und führen Sie hierzu jeweils einzelne Aspekte an. Übergeordnete Kriterien Beurteilungsaspekte, z. B. Verarbeitung Funktion Gestaltung formgetreues Sägen scharfe Kanten entgratet Kanten transparent poliert Bohrung ohne Absplitterungen Kippsicherheit, guter Stand passgenaue Aufnahme des Eis einfache Reinigung stimmige Gesamtproportion angemessene Gesamtgröße individuelle und einfallsreiche Formgebung

16 Abschlussprüfung 2013 an den Realschulen in Bayern Werken Schriftlicher Teil Aufgabe D 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 Die Bedeutung von Metall als Werkstoff lässt sich daran bemessen, dass man sogar Zeitalter danach benannte. 1.1 Nennen Sie ein solches Zeitalter und erläutern Sie die Bedeutung des Metalls für diese Epoche. Geben Sie dabei auch Beispiele für die Verwendung an. z. B. Bronzezeit: Überlegenheit gegenüber anderen Kulturen (arbeitsteiligen Gesellschaft mit einer überlegenen Oberschicht) Herstellung von besseren Waffen, Werkzeugen, Geräten des täglichen Gebrauchs, kultischen Gegenständen und Kunstgegenständen aufgrund besserer Materialeigenschaften, wie z. B. Härte, Zähigkeit Handel von Rohstoffen für die Bronzeherstellung förderte den kulturellen Austausch Förderung von Kunst und Kultur als Statussymbole 1.2 Unsere heutige Zeit könnte man als Kunststoffzeitalter bezeichnen. Belegen Sie diese Aussage anhand von zwei Bereichen, in denen Kunststoffe teilweise den Werkstoff Metall verdrängt haben. Bereich, z. B. Beispiel Vorteilhafte Eigenschaften (2) Automobilindustrie Stoßstangen weniger Gewicht kostengünstige Herstellung Zahnmedizin Inlays weniger gesundheitsschädlich leichter formbar

17 2 Werkstoffkunde, Arbeitsverfahren und Werkzeuge 2.1 Beschreiben Sie den Hochofenprozess zur Herstellung von Roheisen aus Eisenerz. Die Beschickung erfolgt über einen Schrägaufzug von oben in die Glocke, abwechselnd mit Koks und Eisenerz Heißwind wird von unten über eine Ringleitung eingeblasen und steigt nach oben. Die unterste Koksschicht verbrennt in der Rast mit Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid. Kohlenstoffdioxid reagiert mit der darüber liegenden Koksschicht zu Kohlenstoffmonoxid. Kohlenstoffmonoxid reduziert das Eisenoxid im Schacht zu Eisen. Durch die hohen Temperaturen ( C) in der Schmelzzone des unteren Ofenbereichs schmilzt das Eisen. Flüssiges Eisen sammelt sich unten im Hochofengestell. Die Schlacke, ein Nebenprodukt, schwimmt auf dem flüssigen Roheisen. Die Schlacke wird zuerst abgelassen. Alle 4 bis 5 Stunden wird das Roheisen abgestochen. Entweichende Gichtgase dienen dem Winderhitzer als Brennstoff. 2.2 Roheisen wird in der Regel zu Stahl weiterverarbeitet. Erklären Sie kurz den chemischen Vorgang bei der Stahlgewinnung. Stellen Sie drei vorteilhafte Eigenschaften von Stahl gegenüber Eisen dar. Durch das Einblasen von reinem Sauerstoff in die Eisenschmelze wird der Kohlenstoffgehalt gesenkt. Stahl ist schmiedbar. Stahl ist zäh / elastisch und biegsamer. 2.3 Metalle lassen sich in Eisenmetalle und Nichteisenmetalle einteilen. Ergänzen Sie die nachfolgende Übersicht. Eisenmetalle Nichteisenmetalle e Stahl Gusswerkstoffe Buntmetalle Leichtmetalle Edelmetalle Flüssigmetall Seltenerdmetalle z. B. Federstahl Grauguss Kupfer Aluminium Gold Quecksilber Antimon 2.4 Wählen Sie aus den konkreten Beispielen der Nichteisenmetalle (Frage 2.3) drei aus und ordnen Sie diesen jeweils zwei besondere Eigenschaften und dazu passende Verwendungsmöglichkeiten zu.

18 Nichteisenmetall Eigenschaften, z. B. Verwendungsmöglichkeiten, z. B. Gold Kupfer Aluminium sehr weich und dehnbar korrosionsbeständig gute elektrische Leitfähigkeit überzieht sich mit Patina hohe Stabilität relativ leicht Blattgoldüberzüge elektrische Kontakte Stromleitungen Dacheinblechungen Verstrebungen Fahrradrahmen 2.5 Die Bearbeitung von Metallen erfordert den fachgerechten Einsatz von Metallwerkzeugen. Geben Sie den jeweiligen Verwendungszweck der folgenden Werkzeuge an. Werkzeug Reißnadel Körner Schneideisen Kunststoffhammer Seitenschneider Punze Verwendungszweck zum Anreißen von exakten Linien auf der Metalloberfläche zum Ankörnen von Bohrlöchern zum Schneiden eines Außengewindes zum Richten von Drähten oder Blechen zum Abzwicken von Drähten zum Punzieren (Einprägen) von Ornamenten in die Metalloberfläche 2.6 Zeichnen und beschriften Sie einen Seitenschneider. Zeichnung mit Beschriftung: Schneiden Schneidebacken Gelenk Griffe 2.7 Das Bohren in Metall unterscheidet sich vom Bohren in Holz. Stellen Sie drei Aspekte gegenüber. Bohren in Metall Vorkörnen der Bohrung Verwendung eines Universalbohrers (HSS) Kühlen des Bohrers durch Öl und Lüften Relativ hohe Drehzahlen Bohren in Holz ggf. Vorstechen der Bohrung i. d. R. Verwendung eines Holzbohrers Kühlen des Bohrers durch Lüften Vergleichsweise niedrige Drehzahlen 3 Umweltschutz Metalle sind wertvolle Rohstoffe, die nur in begrenzten Mengen vorkommen. Erläutern Sie vier Grundsätze für einen umweltbewussten Umgang mit Metallwerkstoffen und -produkten. z. B.: Metalle nur sparsam verwenden, z. B. Werkarbeiten gut planen unnötigen Verbrauch vermeiden, z. B. Werkvorgänge an Abfallstücken ausprobieren Abfall dem Recycling zuführen, z. B. Blechabschnitte sammeln Produkte aus Metall mehrmals verwenden, z. B. Alufolien Sinnvolle Alternativen zu Metallen verwenden, z. B. Papier statt Alufolie

19 4 Fachgerechte und gestaltende Verarbeitung, Gesundheitsschutz Anlässlich einer Landesgartenschau soll eine Fußgängerbrücke aus Metall in Skelettbauweise errichtet werden. Hierzu findet eine Wettbewerbsausschreibung statt. Sie haben die Aufgabe dafür einen eigenen Entwurf als Drahtgittermodell anzufertigen, bei dem die Strebekonstruktion in der Technik des Weichlötens ausgeführt wird. 4.1 Stellen Sie Ihren Entwurf, der die Auflage-, Geländer- und eventuelle Stützenkonstruktion zeigt, in einer Hauptansicht zeichnerisch dar. (Zeichnung auf Extrablatt!) anschauliche Zeichnung eines individuellen Entwurfs 4.2 Informieren Sie über die Arbeitsschritte, die beim Weichlöten auszuführen sind, um eine haltbare Lötverbindung zu gewährleisten. Lötkolbenspitze reinigen Oberflächen von Fett und Oxid mechanisch oder chemisch reinigen Teile auf einer hitzeunempfindlichen Unterlage spannungsfrei fixieren auf enge Lötfuge achten Lötflussmittel auftragen Teile auf Löttemperatur erhitzen Lot an den Teilen schmelzen und in die Lötfuge einschießen lassen Werkstück erst bewegen, wenn die Lötstelle erkaltet ist Lötstelle von Flussmittelresten säubern 4.3 Stellen Sie drei möglichen Unfallgefahren beim Löten entsprechende Schutzmaßnahmen gegenüber. Unfallgefahr Verbrennungsgefahr am Lötkolben oder am heißen Werkstück Schädigung der Atmungsorgane durch Lötflussmitteldämpfe Stromschläge Schutzmaßnahme Heizzone des Lötkolbens und das heiße Werkstück nie mit den Händen anfassen Lötdampfabsorber benutzen und auf gute Durchlüftung achten Lötgeräte mit defektem Kabel dürfen nicht benutzt werden 5 Werkbetrachtung Nennen Sie Kriterien, die Ihr Brückenmodell erfüllen muss, um die Wettbewerbs-Jury zu überzeugen. Originelle Gestaltungsidee Handwerklich saubere Ausführung des Modells Stabile Konstruktion Materialsparende Ausführung im Hinblick auf kostengünstige Realisierung Ansprechendes Erscheinungsbild (harmonische Proportionen)