genius modul dap · im oktober 2015 vorwort liebe lehrerinnen und lehrer, wir freuen uns, ihnen ein...
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PRODUKTIONSTECHNIKMobilität der Zukunft
Vorschläge für einen praxisnahen Technikunterricht mit Wirtschaftskunde in der Sekundarstufe I
enthält 5 Arbeitsblätter mit Differenzierungsangeboten sowie Lehrerinformationen mit praktischen Vorschlägen für die Unterrichtsplanung
GeniusMINT Modul
Artikel-Nr.: LMPRODSEK
Im Oktober 2015
Vorwort
Liebe Lehrerinnen und Lehrer,
wir freuen uns, Ihnen ein weiteres Genius-MINT-Modul vorzustellen!
Die Idee unserer Module unter dem zentralen Thema „Mobilitat der Zukunft“ ist, Ihnen Themenblocke fur zwei bis drei Dop-pelstunden anzubieten. Diese sind in sich abgeschlossen und beinhalten Hintergrundinformationen zur Unterrichtsvorberei-tung sowie Aufgaben und Losungen zum jeweiligen Thema. Der Aufbau des Moduls bietet Ihnen Impulse fur einen flexiblen Einsatz im Unterricht.
Das vorliegende Genius-MINT-Modul „Produktionstechnik“ ist umfangreicher, sodass Sie bei Bedarf und Moglichkeit einen großeren Unterrichtsblock gestalten konnen. Ihre Schulerinnen und Schuler erfahren Grundlegendes uber Produktentwick-lung, Fertigungsarten und Fertigungsorganisation sowie uber Arbeits- und Produktionsablaufe. Auch die Fertigungsverfahren nach DIN 8580 werden behandelt. Daneben bieten wir Ihnen zwei Arbeitsblatter zur Erweiterung und Vertiefung an, die sich besonders mit der Entwicklung und Produktion von Automobilen beschaftigen. Den gesamten Aufbau des Moduls verdeut-licht das Inhaltsverzeichnis auf der folgenden Seite.
Seit 2010 machen wir uns stark fur technische Bildung und fordern das Interesse von Jungen und Madchen an technischen Themen. Im fachlichen Austausch von Ingenieurinnen und Ingenieuren mit Lehrkraften und in Zusammenarbeit mit Klett MINT erarbeiten wir Arbeitshefte fur die Grundschule und die Sekundarstufe I.
Diese und weitere spannende Informationen fur Sie und Ihre Schulerinnen und Schuler halten die Website www.genius- community.com und der Genius Channel auf YouTube http://www.youtube.com/user/GeniusCommunityTeam bereit.
Wir hoffen, dass wir Ihnen viele neue Ideen und Impulse bieten und wunschen Ihnen viel Freude damit im Unterricht.
Simone Konig Dr. Dierk SuhrLeiterin Genius Daimler AG Geschaftsfuhrer Klett MINT GmbH
1. Auflage Das Werk und seine Teile sind urheberrechtlich geschutzt. Jede Nutzung in anderen als den gesetzlichen Fallen bedarf der vorherigen schriftlichen Einwilligung des Verlages. Hinweis § 52 a UrhG: Weder das Werk noch seine Teile durfen ohne eine solche Einwilligung eingescannt und in ein Netzwerk eingestellt werden. Dies gilt auch fur Intranets von Schulen und sonstigen Bildungseinrichtungen. Fotomechanische oder andere Wieder-gabeverfahren nur mit Genehmigung des Verlages.Auf verschiedenen Seiten dieses Moduls befinden sich Verweise (Links) auf Internet-Adressen. Haftungshinweis: Trotz sorgfaltiger inhaltlicher Kon-trolle wird die Haftung fur die Inhalte der externen Seiten ausgeschlossen. Fur den Inhalt dieser externen Seiten sind ausschließlich die Betreiber verantwortlich. Sollten Sie daher auf kostenpflichtige, illegale oder anstoßige Inhalte treffen, so bedauern wir dies ausdrucklich und bitten Sie, uns umgehend per E-Mail ([email protected]) davon in Kenntnis zu setzen, damit beim Nachdruck der Nachweis geloscht wird. Eine Zusammenarbeit der Genius-Initiative der Daimler AG und der Klett MINT GmbH.Autoren: Dr. Stefan Kruse, Schwabisch-Gmund; Dr. Tilmann Berger, Sindelfingen; Helmut Graf, Worth; Hans-Harald Hanson, Sindelfingen; Hanne Lier, Stuttgart; Dr. Adelheid Lobert, Sindelfingen; Alexander Moßner, Sindelfingen; Volker Rust, Karlsruhe; Jurgen Springer, KarlsruheRedaktion: Medienwerk Hanne Lier, StuttgartUmschlag und CI: Schwarz Gruppe Grafikdesign, StuttgartSatz: Bettina Herrmann, StuttgartIllustrationen: Daniel Scherer, LandauBildbearbeitung: Till Traub, Bildwerkstatt, LeonbergBildquellennachweis: 8, 11, 12, 14 thinkstockphoto; 9, 10, 12 (Nr. 5) Daimler AG
Das Modul „Produktionstechnik“ ist ein in sich abgeschlossener Themenblock, der zusammengestellt wurde aus den Unterrichtsmaterialien „Design, Aerodynamik und Produktionstechnik“. Wenn Sie mehr Themen daraus behandeln mochten, konnen Sie die Materialien hier downloaden: http://www.genius-community.com/macht-schule/unterrichtsmaterialien.
Die Gesamtausgabe mit Losungen und CD-ROM ist im Buchhandel unter der ISBN 978-3-942406-09-3 erhaltlich.
Inhaltsverzeichnis
I Lehrerinformationen 4 –7
• Allgemeine didaktische Einfuhrung • Leitfragen • Hinweise zu den einzelnen Arbeitsblattern und zur Differenzierung
II Arbeitsblätter 8 –15
Inhalt Differenzierung / Erweiterung
1 Wie werden Produkte entwickelt?
A Aspekte der Automobilentwicklung
B Ein Fahrzeug wird entworfen
2 Industrielle Fertigung und Fertigungsverfahren
3 Arbeits- und Produktionsablaufe
III Lösungen zu den Arbeitsblättern 16 –19
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Allgemeine didaktische Einfuhrung
Mit diesem Modul konnen Sie drei abwechslungsreiche, facherubergreifende und praxisbezogene Schulstunden ge-stalten. Der Einstieg in die Unterrichtseinheit (Arbeitsblatt 1) behandelt allgemeine wirtschaftliche Zusammenhange auf einfacherem Niveau. In den Arbeitsblattern 2 und 3 werden diese mit dem Schwerpunkt Fertigungstechnik vertieft.Die beiden Arbeitsblatter A und B bieten eine Differenzie-rungs- und Erweiterungsmoglichkeit fur die Unterrichtsein-heit. Je nach der zur Verfugung stehenden Zeit und der Inte-ressenslage in der Klasse konnen Sie diesen „Praxisexkurs Automobilbau“ in Ihren Unterricht einfugen oder die Kurzver-sion mit den Arbeitsblattern 1 bis 3 durchnehmen.
PraxistippZum Abschluss der Unterrichtseinheit emp-fehlen wir moglichst eine Exkursion in einen Industriebetrieb.
Technische Kompetenzen konnen in unterschiedlichen Hand-lungsfeldern erworben und nachgewiesen werden. Die Bil-dungsstandards Technik fur den mittleren Schulabschluss (Herausgeber: VDI Beruf und Gesellschaft, Dusseldorf 2007) listen fur das Fach Technik funf Kompetenzbereiche auf:1. Technik verstehen 2. Technik konstruieren und herstellen 3. Technik nutzen 4. Technik bewerten 5. Technik kommunizieren
I Lehrerinformationen
Innerhalb dieses „Funfecks“ bewegt sich auch dieses Modul; mit den Schwerpunkten bei Technik verstehen, herstellen, bewerten.
Technik verstehen: Technik ist kein Selbstzweck, son-dern „ein von Menschen geschaffener kunstlicher Bereich der Wirklichkeit, der konkrete menschliche Bedurfnisse und damit jeweils einen bestimmten Zweck erfullt“. (VDI 2007) Ein Merkmal zur Beschreibung von Technik ist „in-dividuelle, gesellschaftliche, okologische, okonomische Bedurfnisbefriedigung“.
Technik herstellen: Dieser Kompetenzbereich stellt „Metho-den zur Problemlosung sowie Handlungsweisen, wie sie im Bereich der Konstruktion und der Herstellung fur die Technik typisch sind“ (VDI 2007) vor. Fur die Realisierung von techni-schen Produkten und Prozessen werden situationsbezogene, unterschiedliche Methoden eingesetzt. Teile dieser Metho-den beinhalten die Arbeitsorganisation und Fertigungsarten.
Technik bewerten: Bei technischem Handeln treten immer Zielkonflikte auf zwischen den beteiligten Interessengruppen (Produzent, Verbraucher, Nutzer, Öffentlichkeit). Es finden immer Bewertungsprozesse statt, die sich in einem Span-nungsfeld bewegen zwischen dem technisch Machbaren, dem okologisch Vertretbaren und dem wirtschaftlich Sinn-vollen.
Leitfragen
• Wie werden Produkte entwickelt?• Was macht ein erfolgreiches Produkt aus?• Welche Besonderheiten gibt es bei der Automobil-
entwicklung?• Welche Interessengruppen sind bei der Entwicklung
eines Automobils beteiligt?• Wie bedingen sich Form und Funktion beim Bau von
Automobilen?
• Welche Fertigungsarten werden unterschieden?• Nach welchen Ablaufprinzipien kann eine Fertigungs-
organisation gestaltet sein?• Welche Fertigungsverfahren werden nach DIN unter-
schieden?• Wie sehen Arbeits- und Produktionsablaufe in der Auto-
mobilindustrie aus?
Lehrerinformationen 5
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Hinweise zu den einzelnen Arbeitsblättern und zur Differenzierung
Anschließend lassen sich im Unterrichtsgesprach an Beispie-len die Zusammenhange von Bedurfnis und Befriedigung er-arbeiten, z. B.:Kunde → Bedurfnis: telefonieren → Befriedigung: Handy/Smartphone kaufenHersteller → Bedurfnis: Geld verdienen → Befriedigung: neues Produkt auf den Markt bringen
Im Technikunterricht sollte mit diesem „Regelkreis der Tech-nik“ erarbeitet werden, dass der Konsum vieler Alltagspro-dukte einem standigen Kreislauf unterworfen ist. So kann beispielsweise einige Wochen nach dem Kauf eines neuen Smartphones das Gerat bereits als veraltet gelten. Da die Industrie fur das eigene Fortbestehen permanent neue Pro-dukte verkaufen muss, werden z. B. durch Werbung entspre-chende Maßnahmen getroffen, diese neuen Produkte dem Kunden als begehrlich erscheinen zu lassen. Insbesonde-re im Hinblick auf Ressourcen und Nachhaltigkeit mussen sich SuS innerhalb einer kritischen Reflexion mit dem Ge-danken auseinandersetzen, dass sich jeder Mensch perma-nent innerhalb vieler dieser Kreislaufe befindet. Eine weitere Zugangsmoglichkeit zu diesem Thema ware z. B. die Mode.
A Aspekte der AutomobilentwicklungZiel ist, dass die SuS sich uber die verschiedenen Sichtweisen und Positionen der an einem Produktlebenszyklus beteiligten Personen im Gesprach austauschen. Durch die Vielzahl der Interessensgruppen rund um das Thema „Auto“ eignet sich dieses besonders, um die Mehrperspektivitat von Technik zu erlautern. Moderne technische Artefakte und Handlungen werden immer aus verschiedenen Sichtweisen diskutiert und deren Folgen abgeschatzt.
PraxistippDurch eine Konferenzmoderation lassen sich die mitunter sehr kontroversen Interessen der beteiligten Gruppen gut thematisieren. Sie konnen eine geeignete Schulerin oder einen geeigneten Schuler als Modera-tor/in wahlen lassen oder auch selbst moderieren.
Ebenfalls denkbar ist die Methode der Fishbowl-Diskussion, bei der mehrere SuS eine Interessensgruppe aufarbeiten und in der abschließenden Konferenzmoderation nach Belieben die Diskussionspartner innerhalb der Gruppe austauschen konnen.
1 Wie werden Produkte entwickelt?Das Thema des Produktlebenszyklus’ von der Idee zum ferti-gen Produkt steht am Anfang der Einheit. Durch die Erarbei-tung eines entsprechenden Kreislaufs erkennen die Schule-rinnen und Schuler (SuS) die kausalen Abhangigkeiten bzw. Notwendigkeiten der einzelnen an dem Zyklus beteiligten Stationen. Zum Einstieg in die Unterrichtseinheit lassen Sie sich Produk-te aus der Lebenswelt der SuS nennen und sammeln diese.
PraxistippSchreiben Sie die blau gedruckten Wortblocke von Aufgabe 1 vor dem Unterricht auf große Karten (Prasentationskarten, DIN-A5-Pappe, Magnetkarten …) und lassen Sie die SuS den richtigen Ablauf moglichst selbststandig an der Wandtafel zusammenstellen. Die zu Beginn genannten Produkte helfen bei der Vergegen-wartigung.
Im Anschluss diskutieren Sie mit den SuS die Frage nach dem Erfolg von Produkten (Aufgabe 2). Diese Aufgabe eignet sich – je nach Zeit, die Sie fur diese Einfuhrungseinheit an-setzen konnen – auch als Gruppenarbeit mit anschließender Prasentation.
Die folgende Aufgabe, die den Kreislauf von Wirtschaft und Technik (Tuchel’scher Regelkreis; Regelkreis der Technik) er-schließt, konnen Sie zusatzlich einsetzen:Geben Sie den SuS folgende Aussagen zu lesen (z. B. durch Schreiben auf Prasentationskarten, Wandtafel, OH-Folie oder eine Prasentationsfolie):1. Ausgangspunkt ist meistens ein ideelles oder materielles
Bedurfnis, das es zu befriedigen gilt. 2. Nun wird geplant, wie das Bedurfnis befriedigt werden
kann. 3. Im nachsten Schritt folgt die Umsetzung der Uberlegungen. 4. Wahrend der Nutzung eines Objektes wird uberpruft, ob
es das Bedurfnis befriedigen kann. Die SuS werden aufgefordert, jeweils einen Uberbegriff fur die Aussagen zu finden und diese Uberbegriffe in einem Kreislauf darzustellen.Mogliche Losung:
Befriedigung Planung
Umsetzung
Bedurfnis
6 Lehrerinformationen
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B Ein Fahrzeug wird entworfenHier soll der lange Prozess aufgezeigt werden, in dem neue Fahrzeugformen entwickelt werden. Dazu erarbeiten die SuS in der ersten Aufgabe die verschiedenen Entwicklungspha-sen eines Fahrzeugs. Die einzelnen am Entwicklungsprozess beteiligten Bereiche mussen permanent abwagen zwischen dem Wunschenswerten, dem technisch Machbaren und dem Finanzierbaren. Daher wird darauf aufbauend in Aufgabe 2 das Spannungsfeld zwischen Entwickler, Designer und Inge-nieur erarbeitet.
PraxistippSie konnen das „Zusammenspiel und Span-nungsfeld“ in 3-er Gruppen erarbeiten lassen, in der jeweils ein Entwickler, ein Designer und ein Ingeni-eur ihre jeweiligen Positionen vertreten.
Designer unterscheiden bei Automobilen in One-Box-, Two-Box- und Three-Box-Fahrzeuge. Die Unterscheidung kann den Musterantworten in den Losungen entnommen werden. Thematisiert werden konnte in diesem Zusammenhang auch ein nachgeordneter (Un-)Sicherheitsaspekt fruherer One-Box-Autos: „Das Knie ist deine Knautschzone.“ Neben den Besonderheiten der Modelle werden die Baukastensysteme im Fahrzeugbau diskutiert, die mittlerweile nahezu jeder Fahrzeughersteller verwendet.
2 Industrielle Fertigung und FertigungsverfahrenIm Rahmen der industriellen Fertigung von Produkten un-terscheidet man zwischen drei grundsatzlichen Fertigungs-arten:• Einzelfertigung,• Serienfertigung und • Massenfertigung.Die Einzelfertigung befasst sich mit individuellen Produk-ten, z. B. Prototypen. Da die Arbeitsschritte von wenigen Arbeitskraften oft in Handarbeit oder Werkstattarbeit ausgefuhrt werden, ist diese Fertigungsart sehr teuer.In der Serienfertigung werden Produkte meist maschinell hergestellt. Da die Arbeitskrafte nur einzelne, genau festge-legte Arbeitsschritte ausfuhren, verringern sich die Produkti-onskosten.In der Massenfertigung werden Produkte meist vollautoma-tisiert in hoher Stuckzahl hergestellt. Durch den Maschinen- und Bandeinsatz und die geringe Zahl von Arbeitskraften kann kostengunstiger produziert werden.
PraxistippSuchen Sie mit den SuS noch viele weitere Bei-spiele fur die einzelnen Fertigungsarten, z. B.Einzelfertigung → in der Bauwirtschaft (Einfamilienhaus, Brucke), Zahnersatz, Modellkleidung, Einbaumobel, im Modellbau (fur Architekten oder Anlagenbau), Prototy-pen im Automobilbau;Serienfertigung → Schiffsbau, Flugzeuge, allgemeiner Maschinenbau, Mode, Mobel, Zulieferindustrie fur Automobile;Massenfertigung → Schrauben, Nagel, Haushaltsgerate, Reinigungs- und Waschmittel, Dachziegel und Bau-steine.
Darauf aufbauend werden Prinzipien einer Fertigungsorgani-sation erlautert und bearbeitet. Die gebrauchlichsten Organi-sationsformen sind:• Werkbank,• Werkstatt,• Gruppenfertigung,• Fließstraßenfertigung (typisch: Arbeitstakte sowie ein-
zelne Arbeitsstationen; nach Taktende wird das Teil zur nachsten Station transportiert) und
• Fließband (keine separaten Arbeitsstationen mehr).In der Praxis kommen weitere Organisationsformen oder Mischformen vor.
Aufgabe 3 vergleicht die erarbeiteten Prinzipien der indust-riellen Fertigung anhand von zwei Beispielen. Dabei werden die Vor- und Nachteile des in Werkstattfertigung produzieren-den Kleinbetriebs mit einem im Fließstraßenprinzip produzie-renden Großbetrieb gegenubergestellt.
Die Fertigungsverfahren nach DIN 8580 werden in Aufga-be 4 behandelt. Je nach Veranderung oder Behandlung der Werkstoffe oder Werkstucke unterscheidet die Norm sechs Hauptgruppen:• Urformen,• Umformen,• Trennen,• Fugen,• Beschichten,• Stoffeigenschaften andern. Einen Uberblick uber die Hauptgruppen mit Links zu Unter-gruppen (und entsprechenden Beispielen) gibt der Wikipedia-artikel unterhttps://de.wikipedia.org/wiki/Fertigungsverfahren
Lehrerinformationen 7
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Die SuS sollen konkrete, relevante Beispiele fur diese Fer-tigungsverfahren aus ihrem Lebensumfeld und dem techni-schen Unterricht finden (siehe Musterlosungen des Arbeits-blattes).
PraxistippDiese Aufgabe konnen Sie in Gruppenarbeit losen lassen. Als Erganzung sollte jede Gruppe fur jedes Fertigungsverfahren eine typische zusatz-liche Aufgabe unter dem Aspekt „ Anwendungen und Eigenschaften der Fertigungsverfahren“ bearbeiten und vorstellen. Vorschlage fur entsprechende Fragestellun-gen finden Sie im folgenden Absatz.
Urformen: Beschreibe Anwendungen und Vor-/Nachteile von Gießverfahren beim Urformen. (Fachliche Info/Losungsvorschlag: Beim Sandformgießen benotigt jedes Werkstuck eine eigene Form, da diese nach dem Guss zerstort wird. Dieses Verfahren ist auch fur riesige Formen (Glocken) geeignet und relativ schnell umsetzbar; es ist aber nicht sehr prazise und erzeugt eine raue Oberflache. – Beim Kokillengießen kann die verwendete Gießform wieder verwendet werden. Die Herstellung der Gießform ist aufwen-dig und teuer. Kokillengießen ermoglicht große Stuckzahlen und wird bei Massenprodukten eingesetzt. Die Form ist sehr genau, deswegen wird das Kokillengießen auch bei Gußteilen eingesetzt, die maßhaltig sein mussen.)Umformen: Was geschieht beim Umformen von Blechen bei zu haufiger Biegung?(Fachliche Info/Losungsvorschlag: Das Material wird an der Biegestelle sprode und bricht.)Trennen: Nenne die Unterschiede zwischen Zerteilen und Zerspanen beim Trennen.(Fachliche Info/Losungsvorschlag: Beim Zerteilen wird ein Gegenstand durch Schneidvorgange, beispielsweise mit ei-nem Messer oder mit einer Schere, ohne Spanabtragung ge-trennt. Beim Zerspanen (z. B. beim Sagen eines Gegenstan-des) werden Stoffteilchen (Spane) mit dem Schneidkeil des Trennwerkzeugs vom Werkstuck abgetrennt.)Fugen: Beschreibe verschiedene Fugeverfahren. Welche sind losbar und erlauben eine zerstorungsfreie Demontage, welche nicht? (Fachliche Info/Losungsvorschlag: Losbare Verbindungen konnen ohne Zerstorung wieder aufgehoben werden (Ver-schrauben, Verstiften, Verbindungen uber Kupplungen, ko-nische Verbindungen, … ). Typisch fur unlosbare Verbindun-gen ist, dass mindestens das Verbindungsmittel, wenn nicht sogar das Bauteil zerstort oder zumindest beschadigt wird. Alle stoffschlussigen (Schweißen, Loten, Kleben) und viele formschlussige Verbindungen gehoren hierzu.)
Beschichten: Beschreibe die Moglichkeiten fur einen wirk-samen Korrosionsschutz von Metallen. (Fachliche Info/Losungsvorschlag: einolen (wirkt wasserab-weisend und schmierend); Aufbringen von Lack als Schutz-schicht; Galvanisieren, z. B. verzinken; Emaillieren, hier wird eine oft farbige Schutzschicht eingebrannt; bestimmte Legie-rungen verwenden, z. B. Edelstahl)Stoffeigenschaften ändern: Beim Ändern von Stoffeigen-schaften werden nach dem Harten manche Metallteile durch Gluhen angelassen. Was konnte passieren, wenn man diesen Arbeitsgang unterlasst?(Fachliche Info/Losungsvorschlag: Ohne Anlassen ware das Metall sehr hart und sprode, es wurde bei Schlagen oder Vi-brationen zerbrechen.)
3 Arbeits und Produktionsabläufe
PraxistippZum Einstieg in den letzten Teil der Unterrichts-einheit konnen Sie die einzelnen Stationen jeweils auf einem Blatt vergroßert ausdrucken und von den SuS an der Wandtafel im Unterrichtsgesprach zuordnen lassen.
In der industriellen Produktion wird die CAO (Computer Aided Organisation) eingesetzt. Diese ermoglicht eine exak-te und vorausschauende Planung und eine Optimierung der Ablaufe. Hier sind die einzelnen Stationen einer Montage-straße fur Fahrzeuge von der Anlieferung der Einzelteile bis zum Abtransport der fertigen Fahrzeuge zu bearbeiten. Der Schwerpunkt liegt darin, die Automatisation und die sich da-raus ergebenden Konsequenzen zu diskutieren. Die Ablaufe im Arbeitsblatt sind bewusst einfach dargestellt; weisen Sie Ihre SuS darauf hin, dass die Aufgabe eine mo-dellhafte Vorstellung widerspiegelt.
PraxistippSteht genugend Zeit zur Verfugung, konnen Sie Erfahrungen der SuS aus dem privaten Umfeld (Beruf der Eltern oder von Verwandten, Praktika) abfra-gen und mit der Darstellung im Arbeitsblatt abgleichen.
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1 Wie werden Produkte entwickelt?Taglich sind wir von einer Vielzahl von Produkten umgeben. Ihr Erscheinungsbild hangt von vielen Faktoren ab, die oftmals auf den ersten Blick fur den Kaufer gar nicht ersichtlich sind. Verschiedene Produktbereiche haben sich dabei im Laufe der industriellen Produktion als Trendsetter und „Motor“ fur Entwicklungen durch-gesetzt und pragen das Produktangebot und unser Konsumverhalten.
1. Von der Idee zum fertigen Produkt.Manche Produkte entstehen durch Zufall, manchmal werden sie aber auch kopiert. Besser ist es, ein Produkt systematisch von der Idee bis zum Vertrieb zu entwickeln. Trage folgende Wortblocke an den passenden Stellen ein und bringe die Blocke in eine sinnvolle Reihenfolge (Ziffern von 1 bis 8 eintragen):Produktidee finden – Markteinstieg planen – Produktionsweg durchspielen – Entscheidung fur oder gegen das Produkt treffen – Produkt entwickeln, ggf. Prototypen bauen – Zeit und Produktionspläne erstellen – Produkt herstellen – Produkt vertreiben, verkaufen
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Die Meilensteine der Herstellung werden festgelegt. Welche Fristen und Termine sind einzuhalten? Welcher Zeitpunkt ist gut fur die Einfuhrung?
Das Produkt wird produziert und getestet. Vor der Markt reife wird ge-gebenenfalls nachgebessert. Werbe- und Vertriebs kanale werden aktiviert.
Es muss geplant werden, was fur die Produktion benotigt wird. Dazu gehoren z. B. Materialien und Werkstoffe, Maschinen, Logistik, Dienstleis-tungen und Mitarbeiter.
Vertriebs- und Absatzwege, Werbe-formen und -kanale, Preis, Ausstattung, Qualitat und Pro-duktbeschaffenheit werden geplant.
Es wird kalkuliert: Kosten werden gegen erwartete Erlose gestellt. Danach wird entschieden, ob das Produkt hergestellt wird oder nicht.
Das Produkt wird ausge- liefert. Die Reaktionen des Marktes werden beobachtet, eventuell wird noch etwas optimiert.
Das Produkt wird ent-wickelt und gestaltet. Aus den Ergebnissen wird ein Prototyp angefertigt. Dieser wird getestet und das Produkt wird opti-miert.
Das Produkt kann eine Geschaftsidee, Teil einer Idee oder eine Dienstleistung sein. Dazu werden Angebot, Nachfrage und Kunden-wunsche vereint oder ein Trend wird erahnt.
2. Manche Produkte sind ein Erfolg bei den Verbrauchern, andere verschwinden schnell wieder vom Markt. Was macht ein erfolgreiches Produkt aus?
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b) Bildet kleine Teams. Jedes Team nimmt die Position einer Interessensgruppe ein. Informiert euch in der Gruppe uber das Thema, welches ihr vertreten sollt, und bestimmt einen Gruppensprecher. Fuhrt dann eine Konferenz moderation durch, eine Schulerin/ein Schuler ubernimmt die Moderation. Welche Sichtweisen sollten bei Planung, Fertigung, Nutzung und Bewer-tung eines Produkts berucksichtigt werden? Welche Gruppe hat die besten Argumente?
A Aspekte der Automobilentwicklung Von der ersten Idee bis zur Marktreife eines Fahrzeugs vergehen etwa vier bis funf Jahre. Wahrend dieses Prozesses spielen viele verschiedene Aspekte eine Rolle. Je nach Sichtweise der beteiligten Personengruppen konnen Wunsche und Anspru-che sehr unterschiedlich ausfallen. So wird beispielsweise jemand, der ein Auto kauft, andere Anspruche an dieses Produkt stellen als die Herstellerfirma. Fur den Erfolg eines Produktes gilt es, fur alle Beteiligten die großtmogliche Schnittmenge an Ubereinstimmungen zu finden.
1. Je nach Interessengruppe mussen bei Planung und Herstellung, fur die Nutzung und Stilllegung von Autos die unterschiedlichsten Sichtweisen berucksichtigt werden.
a) Welche Interessensgruppen sind am Thema „Auto“ beteiligt? Trage jeweils eine Gruppe in ein freies Feld ein und nenne deren unterschiedlichen Interessen.
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B Ein Fahrzeug wird entworfenEin Fahrzeug wird nicht von einer einzelnen Person entworfen, sondern in einem langen Prozess entwickelt, an dem viele Menschen beteiligt sind. Die Kunst besteht darin, eine neue Fahrzeugform zu finden, die technische und zeitlose Trends be-rucksichtigt, aber auch das Markendesign des Fahrzeugherstellers weiterfuhrt. Gleichzeitig sind die technisch und finanziell machbaren Realisierungsmoglichkeiten zu berucksichtigen.
1. Finde Überbegriffe fur die Entwicklungsphasen eines Fahrzeugmodells und trage diese in die folgende Grafik ein.1. In der Phase der Ideenfindung erstellen Designer unzahlige Handskizzen als Entwurfe. Ab einem bestimmten Reifegrad
werden einige ausgewahlte Entwurfe in die dritte Dimension ubertragen.2. In der Modellphase entstehen zwischen vier und acht Tonmodelle im Maßstab 1:4.3. Die uberzeugendsten Modelle werden digitalisiert und zu Datenmodellen weiterentwickelt. An einer 7 m breiten Projekti-
onswand optimiert man die Datenmodelle.4. Die besten Datenmodelle werden als Modellauswahl in Originalgroße hergestellt. Diese sogenannte Themenauswahl wird
gefrast, geschliffen und lackiert. 5. Weitere Prufungen, Vergleiche und Entscheidungsrunden reduzieren die Auswahl zur Themenbestatigung auf zwei Modelle.6. Nun wird auf hochster Ebene entschieden, welches als endgultiges Modell gefertigt wird (Designfreeze). Die Entscheidung
fur das neue Modell ist nach etwa zwei Jahren gefallen.
B
2. Entwickler, Designer und Ingenieur – Zusammenspiel und Spannungsfeld.Beschreibe, warum zwischen den drei genannten Berufsfeldern bei der Entwicklung eines Fahrzeugs von einem „Spannungs-feld“ gesprochen werden kann.
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B Ein Fahrzeug wird entworfen 11
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Neben technischen Faktoren und modischen Tendenzen bestimmen immer auch die Funktion und der gewunschte Einsatz-bereich die Form eines Gegenstands. Wenn Designer beispielsweise uber die Funktionsbereiche von Automobilen sprechen, benutzen sie die Begriffe One-Box-, Two-Box- oder Three-Box-Auto. Damit sind die Funktionsbereiche Motorraum – Fahr-gastraum – Kofferraum gemeint:
One-Box Two-Box Three-Box
3. Erkläre die Begriffe OneBox, TwoBox und ThreeBoxAuto hinsichtlich Formgebung und Einsatzbereich anhand typischer Fahrzeugformen.
4. Schau dir die abgebildeten Fahrzeuge an: worin liegen die Unterschiede? Gehe davon aus, dass die einzelnen Modelle die gleiche Bodenplatte, ähnliche Motoren und ähnliche elektrische Fahrzeugkomponenten besitzen.
a) Bezeichne folgende Fahrzeugtypen.
b) Bei welchen Modellen handelt es sich um ein One-, Two-, oder Three-Box-Auto? Welche Gesichtspunkte sind fur den Ver-wendungszweck der Autos ausschlaggebend?
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2 Industrielle Fertigung und FertigungsverfahrenJe nach den Anforderungen an ein Produkt entscheidet man bei seiner Produktion zwischen Einzel- und Mehrfachfertigung. In der Einzelfertigung werden einzelne oder individuelle Produkte, z. B. Prototypen, in einzelnen Arbeitsschritten meist von wenigen Arbeitskraften produziert. Dies ist oftmals sehr teuer. In der Mehrfachfertigung werden Serien- oder Massenpro-dukte maschinell hergestellt, wobei die Arbeitskrafte nur noch einzelne Arbeitsschritte ausfuhren. Dadurch verringern sich die Produktionskosten.
1. Die Fertigungsart beschreibt, wie Produkte produziert werden. Man unterscheidet zwischen Einzelfertigung (EF), Serienfertigung (SF) und Massenfertigung (MF).
a) Ordne die Fertigungsarten den folgenden Produkten zu.
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b) Nenne Unterscheidungskriterien, die bei der Produktion eine Rolle spielen.
c) Welche weiteren Produkte aus deinem Umfeld kannst du den einzelnen Fertigungsarten zuordnen? Uberlege, welche Fertigungsart wohl fur die einzelnen Produkte infrage kommt. Diskutiere deine Wahl – wenn die Lehrkraft dies gestattet – mit deinem Banknachbarn/deiner Banknachbarin.
2. Das Ablaufprinzip einer Fertigungsorganisation beschreibt die Art und Weise, wie die Produktfertigung organisiert ist.
a) Trage die moglichen Ablaufprinzipien nach Menge der produzierten Artikel in die Tabelle ein.
Fließband, Werkstatt, Werkbank, getaktete Fließstraßen, Gruppenfertigung
b) Kreuze jeweils die geeigneten Fertigungsarten an.
Ablaufprinzip der FertigungsorganisationMenge der produzierten Artikel nimmt zu
Fertigungsart
EinzelfertigungSerienfertigungMassenfertigung
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2 Industrielle Fertigung und Fertigungsverfahren 13
3. Unterschiedliche Prinzipien der industriellen Fertigung im Vergleich.Im Folgenden sind zwei unterschiedliche Fertigungsarten dargestellt. Beschrifte die Abteilungen oder Stationen. Beschreibe, nach welchem Prinzip die Produktion organisiert ist und fur welche Produkte diese Art der Fertigung geeignet ist.
Fertigung A:
Diese Firma produziert nach dem Prinzip der
Fertigung B:
Diese Firma produziert nach
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14 2 Industrielle Fertigung und Fertigungsverfahren
Fertigungsverfahren spielen eine entscheidende Rolle bei der Herstellung von Produkten. Durch Fertigungsverfahren werden Werkstoffe oder Werkstucke in ihren Eigenschaften – z. B. Große, Form, Oberflache – verandert. Nach DIN (Deutsches Institut fur Normung) teilt man sie in sechs Hauptgruppen ein.
4. Ordne die aufgefuhrten Fertigungsverfahren zu und suche Beispiele. Fugen, Urformen, Beschichten, Umformen, Trennen, Stoffeigenschaften ändern
Beim entsteht aus flussigem, plastischem oder pulvrigem Stoff ein fester Korper.
Beim werden großere oder kleinere Teile vom Korper abgetrennt.
Beim erhalt ein Korper eine fest haftende Schicht.
Beim erhalt ein fester Korper eine andere Form.
Beim werden Korper miteinander verbunden.
Beim
wird ein Werkstoff z. B. harter oder weicher.
Beispiele:
Beispiele:
Beispiele:
Beispiele:
Beispiele:
Beispiele:
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3 Arbeits- und Produktionsablaufe
1. In der folgenden Grafik sind in vereinfachter Weise die einzelnen Stationen einer Automobilfertigung von der Materialbe-reitstellung bis zum Abtransport der fertigen Fahrzeuge dargestellt.
a) Kopiere diese Seite. Schneide die einzelnen Stationen aus der Kopie aus und bringe sie auf einem separaten Blatt in die richtige Reihenfolge. Benenne anschließend die Phasen der Produktion mit den folgenden Bezeichnungen:Montage von Karosserie, Antriebsstrang und Elektrik – Prufung auf Dichtheit und Endreinigung – Montage der Räder – Materialbereitstellung und Anlieferung – Lackierung – Pressen der Karosserieteile – Transport der Karosserieteile zum Rohbau – Fixieren und Schweißen der Karosserieteile – Endkontrolle – Vorbehandlung und Grundierung – Trocknen des Lacks – Montage der Innen und Anbauteile – Verladung und Abtransport
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b) Wo werden Arbeiten von Menschen verrichtet?
c) Welche Arbeitsplatzbereiche fehlen hier?
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