Fertigungstechnik DHBW (Fach) / Fertigungstechnik Maschinenbau (Lektion)

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• Welche Aufgaben und Eigenschaften hat eine Kurbelwelle? - Wandelt in Kolbenmaschinen oszilierende lineare Bewegung in Drehbewegeung um - überträgt die durch Motor freigesetzten Kräfte und Momente auf Getriebewelle - kann sehr klein (Roller) bis sehr groß (Containerschiff) ausfallen - Unterschiedliche Fertigungsverfahren zur Herstellung notwendig und denkbar
• Welche Eigenschaften und Aufgaben hat das Zahnrad? - klein/groß vertraut (Fahrrad), hochbelastet, vielfältig - unterschiedliche Fertigungsverfahren zur Herstellung notwendig und denkbar
• Was sind die Eigenschaften von Kunststoffbauteilen? - global einsetzbar, mobil (Tretbot), sesshaft (Stadion Stühle), praktisch (Flasche), funktional (Bohrmaschine), hilfreich (Büromaterial)
• Nenne die alternative Sichtweise zu Triaden nach Ahby: Konstruktion = Funktion + Form  Konstruktion = Ableiten der Formgebung auf Basis der Funktion eines Bauteils Werkstoff = Passendes Material für spezielle Form muss gewählt werden und Funktion muss gewährleistet sein Prozess = Auf Basis der Konstruktion und Festlegung des Werkstoffes kann passendes Fertigungsverfahren ausgewählt werden
• Erläutere das Fertigungsverfahren am Beispiel Pizza Werkstoffe = Materialien aus denen Werkstücke bestehen (Mehl, Käse, Tomatensoße) Werkzeuge = Verarbeitung der Werkstoffe (Nudelholz) Betriebsstoffe = Herstellung Produkt (Brennholz) Maschinen = Werkstoffe mit Werkzeugen verarbeitet (Backofen, Teigmaschine) 
• Erkläre wie sich die Gesamtkosten zusammenstellen und unterscheide diese: Fixe Kosten + Variable Kosten = Gesamtkosten Fixe Kosten = Unabhängig von Auslastung (Miete...) Variable Kosten = Abhängig von Auslastun (Lohn...)
• Wie gestalten sich die Herstellkosten? Erkläre diese am Beispiel Pizza Herstellkosten: - Fertigungsmaterial (Zutaten Pizza) - Materialgemeinkosten (Brennholz Ofen) Fertigungskosten:  - Fertigungslöhne (Gehalt Koch) - Fertigungsgemeinkosten (Holzofen)
• Nenne den Ablauf der qualitativen Bewertung der Fertigungsverfahren und erläutere diesen: Geometrie = Auswirkung auf Anwendbarkeit der verschiedenen Fertigungsverfahren Werkstoff = Auswirkung auf Anwendbarkeit der verschiedenen Fertigungsverfahren Nachbehandlung = Notwendig nach Fertigungsverfahren oder nicht Genauigkeit = Welche Genauigkeiten sind herstellbar  Fertigprodukt = Sind Fertigprodukte oder Halbzeuge herstellbar
• Nenne den Ablauf der qualitativen Bewertung der Fertigungsverfahren und erläutere diesen am Beispiel Pizza: Werkstoffe = Für Gelingen sehr wichtig Fertigprodukt = Ja, nach Herstellung Nachbehandlung = nicht notwendig Geometrie = Verschiedene Genauigkeiten sind erreichbar
• Was steht bei Triaden Dreieck immer in der Mitte? Produktion
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• Nenne die 6 Hauptgruppen der Fertigungsverfahren mit jeweils einem zugehörigen Verfahrensbeispiel: Urformen (gießen) Umformen (schmieden) Trennen (drehen) Fügen (kleben) Beschichten (sprühen) Stoffeigenschaften ändern (Einsatzhärten)
• Nenne den groben Ablauf beim Gießen: 1. technische Zeichnung  2. Modell erstellen 3. Kerne Fertigung (Falls Hohlräume) 4. Einformen 5. Abgießen 6. Ausgeformtes Gussbauteil  evtl. Nachberabeitung 
• Nenne Eigenschaften der Wärmeleitung - Molekularer Wärmetransport durch Temp. differenz - Reiner Energietransport; Sandformen gewährleisten langsame Abkühlung - Bei metallischen Dauerformen erfolgt rasche Abkühlung (Bremsscheiben werden hart durch Martensit) ⇒ in festen, unbewegten flüssigen oder gasförmigen Körpern: Kinetsiche Energie wird von einem Molekül oder Elementarteilchen auf seine Nachbarn übertragen
• Nenne Eigenschaften der Konvektion - Wärmetransport in flüssigen und gasförmiger Materie - Energietransport durch Stofftransport ⇒ Wärmeübertragung durch Mitführen oder Konvektion durch bewegte flüssige oder gasförmige Körper
• Nenne Eigenschaften der Wärmestrahlung - Energieübertragung durch elektromagnetische Wellen bei hohen Temperaturen ⇒ Wärmeübertragung ohne materiellen Träger mit Hilfe der elektromagnetischen Wellen 
• Nenne die zwei Fälle der Erstarrungszeit und beschreibe diese: 1. Fall (reines Metall): Reines Metall schmilzt bei definierter Schmelztemp.  ⇒ Erstarrung bei dieser Temp.  2. Fall (Legierung): Besitzt Erstarrungsintervall, da sich Konzentrationen der Legierungselemente in Schmelze und Festphase mit Temp. ändern ⇒Folge: Unterschiedliche Verläufe der Volumenkontraktion
• Nenne die Volumenfehler und beschreibe diese - Gleichmäßige Schwindung: Wärmeabgabe nach unten :( - Außenlunker: Wärmeabgabe nach unten und zur Seite - Innenlunker: Wärmeabgabe in alle Richtungen
• Beschreibe den Unterschied zwischen Schwindung und Schrumpfung Schwindung ist die Reduzierung bei Erstarrung von flüssiger in fester Phase.  Schrumpfung ist die Reduzierung der thermischen Ausdehnung in fester Phase durch Abkühlen
• Unterscheide die zwei Gussgerechten Konstruktionen/ Gestaltungen und begründe Trichter = Ungünstiges Eingießsystem → Luft wird mitgerissen Gießtümpel + konisches Fallrohr = Günstiges Eingießsystem zur Strömungsberuhigung ⇒ So wenig Luft wie nur möglich einfließen lassen → Lunkerbildung (Hohlräume werden nicht ausgegossen
• Nenne die Anschnittgestaltungen Flachanschnitt Grat- oder Messeranschnitt Connerblock-Anschnitt Bleistiftanschnitte
• Erkläre das Dauermodell - mehrfache Verwendung möglich  - nach Abformen von Gießform getrennt ⇒Hohe Anforderungen an Verschleißbeständigkeit (z.B. Holz- bzw. Stahlmodell für Sandguss)
• Erkläre das verlorene Modell - Form wird vor oder während Gießen zerstört - Modelle müssen in hoher Stückzahl produziert werden (Bsp. Modelle aus Wachs für Feingießen)
• Erkläre die Dauerform - Form (Kokille) kann wiederholt verwendet werden - Höhere Kosten pro Form  - hitzebeständig (Bsp. Druckgussform aus Stahl)
• Erkläre die verlorene Form - Einmalige Verwendung (Form wird während Gießen zerstört) - Fertigung in hoher Stückzahl (Sandformen)
• Nenne den Prozessablauf vom Sandguss 1. technische Zeichnung  2. Erstellung des Modells 3. Fertigung der Kerne 4. Modell(hälften) werden eingeformt → Vorbereitung des Gießsystems: 5. Gestaltung des Gießsystems 6. Einbau der Speiser 7. Entfernen der Modellhälften 8. Kerne einlegen 9. Zusammensetzen der Formhälften →Gießen 10. Füllen der Form →Nacharbeit 11. Ausformen 12. Nachbearbeitung 
• Nenne den Prozessablauf vom Feingießen 1. Wachsmodelle herstellen 2. Modelltraube wird montiert 3. Modelltraube in keramischen Schlicker tauchen 4. feuerfestes Material in mehreren Schichten aufbringen  5. Modellwachs in Dampfautoklaven ausschmelzen 6. Keramikform im Ofen brennen 7. Schmelze in vorgeheizte Form gießen 8. Schmelze erstarrt zum Gussteil 9. Schnelles Zerstören der Form
• Nenne den Prozessablauf vom Vollformgießen (Lost-Foam-Gießen) 1. Modell besteht aus EPS (expandiertes Polystyrol = Styropor) 2. Modell in keramische Schlacke tauchen 3. Modell in bindemittelfreien Formsand umgeben 4. Schmelze verbrennt EPS ⇒Modell wird nicht entfernt sondern durch Gießprozess zerstört
• Erkläre Warmkammer - Druckgießverfahren - Gießkolben + Druckbehälter (beide aus Stahl) sind ständig mit Schmelze in Kontakt ⇒Verwendung "nicht aggressiver" Legierung um Verschleiß von Kolben + Behälter zu vermeiden - Hat Gießbehälter (Gießkolben, Gießbehälter, Druckgießform bestehend aus fester und beweglicher Formhälfte, Gussteil, Auswerfer)
• Erkläre Kaltkammer - Druckgießverfahren - Schmelze für jedenen Gießvorgang aus externen Ofen in Gießkammer gefüllt →Verwendung "aggressiver" Legierungen möglich  (Gießkolben, Gießkammer, Druckgießform besteht aus fester und beweglicher Formhälfte, Gussteil, Auswerfer)
• Nenne den Verfahrenablauf vom Gießen 1. technische Zeichnung  2. Modell erstellen  3. Fertigung der Kerne 4. Einformen der Modellhälften in Form 5. Abgießen 6. Ausgeformtes Gussbauteil evtl. nachbearbeiten
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• Was sind Lunker? Lunker sind Hohlräume
• Nenne Beispiele für Gussgerechte Konstruktionen - Materialanhäufungen vermeiden - Form schrägen - keine Hinterschneidungen - Gleiche Wanddicken
• Wie entsteht eine Schwindung? Durch die Wärmeabgabe in einer Seite
• Welcher Mechanismus steht einer Schwindung zu Grunde? Durch Wärmeabgabe ist Reduzierung bei Erstarrung der Schmelzung von flüssiger in fester Phase eine Phasenumwandlung und deshalb kommt es zu einer Erstarrungsschwindung und zu einer thermischen Kontraktion
• Nenne den Unterschied zwischen einem Dauermodell und dem Verlorenen Modell Dauermodell kann mehrfach verwendet werden wobei das verlorene Modell während oder vor dem Gießen zerstört wird. 
• Nenne die drei Wärmetransportmechanismen: - Wärmeleitung  - Konvektion  - Wärmestrahlung 
• Wofür wird ein Gießtümpel benötigt? Zur Strömungsberuhigung
• Warum bleibt die Erstarrungszeit von reinem Metall konstant? Aufgrund der Aggregatzustände durch die Energie bleibt die Temperatur konstant
• Welche zwei Elemente gibt es bei Legierungen? Schmelze und Mischkristall
• Erkläre den Unterschied von Außen- und Innenlunkern Außenlunker = Wärmeabgabe in drei Richtungen  Innenlunker = Wärmeabgabe in alle Richtungen
• Was ist der Unterschied zwischen Modell und Form? Verlorene Formen benötigen ein Modell, Dauerformen nicht. Ein Modell ist ein Gegenstand der genau so aussieht, wie der Gegenstand den man in Metall gießen möchte. Als Form bezeichnet man das dreidimensionale Negativ eines Modells. Durch Füllen der Form entsteht das Gussstück, auch Rohguss oder Gussrohling genannt. 
• Welches Gussverfahren lässt sich mit einer Espressokanne vergleichen? Niederdruckgießen
• Für welches Gussverfahren entscheidet man sich, wenn man hohe Anforderungen an eine gute Oberfläche und komplexe Geometrien hat? Feingießen
• Nenne 5 Gießverfahren 1. Feingießen 2. Vollformgießen 3. Druckgießen 4. Niederdruckgießen 5. Schleidergießen
• Warum ist das schnelle Zerstören beim Feingießen wichtig? Schwindungsrisse werden vermieden
• Was passiert beim Lost-Foam-Gießverfahren? Die einfließende Schmelze verbrennt das EPS
• Nenne den Unterschied zwischen dem Warmkammer und Kaltkammer Gießverfahren Beim Warmkammer Gießverfahren sind der Gießkolben und der Druckbehälter in ständigem Kontakt mit der Schmelze und es werden "nicht aggressive" Legierungen verwendet.  Beim Kaltkammer Gießverfahren wird die Schmelze für jeden Gießvorgang aus einem externen Ofen in die Gießkammer gefüllt und es ist möglich "aggressive" Legierungen zu verwenden.
• Nenne den grundsätzlichen Ablauf des Gießens am Beispiel Sandguss in 6 Schritten, beginnend ab der Planungsphase 1. technische Zeichung 2. Modellfertigung 3. Kernefertigung 4. Einformen der Modellhälften 5. Abgießen 6. Gusstück ausformen
• Warum ist eine gussgerechte Konstruktion notwendig? Vermeidung von Gussfehlern durch z.B. Materialanhäufung und Volumenänderung (Lunkern, Poren)
• Beschreibe stichpunktartig die Begriffe Außen- und Innenlunker Bildung von Außenlunkern: Wärmeabgabe nach unten und zur Seite Bildung von Innenlunkern: Wärmeabgabe in alle Richtungen

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