Lernfeld-Module Mechatroniker
Basierend auf: KMK-Rahmenlehrplan (Zielformulierungen) + Handreichung Hessen (Sachwissen/Prozesswissen/Reflexionswissen)
Gesamtstundenzahl: 1.020 Stunden
LF 1: Analysieren von Funktionszusammenhängen in mechatronischen Systemen
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| Ausbildungsjahr |
1 |
| Zeitrichtwert |
40 Stunden |
Zielformulierung (KMK)
Die Schülerinnen und Schüler arbeiten mit technischen Unterlagen und Blockschaltplänen, analysieren Signal-, Stoff- und Energieflüsse und führen Gespräche über technische Realisierungsmöglichkeiten im Team.
Sachwissen
- Funktionseinheiten: Antriebseinheiten (Motoren), Energieübertragungseinheiten (Getriebe), Stützeinheiten (Lager), Arbeitseinheiten (Spannvorrichtung), Steuer-/Regelungseinheiten (Schalter), Versorgungseinheiten (Leitungen)
- Gesamtsystem und Teilsysteme, Haupt- und Teilfunktionen
- Lastenheft, Pflichtenheft
- Energiefluss, Stofffluss, Informationsfluss
- Blockdarstellung (Ein-/Ausgangsgrößen)
- Umweltschutz, Ressourcenschonung, Energieeffizienz, Recycling, Entsorgung
- Maschinenschutz, Arbeitssicherheit, Personenschutz
Prozesswissen
- Durchführung von Fachgesprächen im Betrieb
- Erschließung von Teil- und Gesamtfunktionen mechatronischer Anlagen
- Planung einfacher Montage- und Instandsetzungsarbeiten
- Auswahl von Komponenten
- Energieschonende Bedienung von Anlagen und Maschinen
- Fachgerechte Entsorgung von Stoffen
Reflexionswissen
- Teamarbeit, Auftragsausschreibungen im öffentlichen Raum
- Rechtsgrundlagen der zu erbringenden Leistungen
- Ökologische Aspekte
- Physische und psychische Unversehrtheit
Praktische Bezüge (Werkstatt)
- Blockschaltbilder einer mechatronischen Übungsanlage erstellen
- Energieflüsse an einer realen Anlage nachvollziehen
- Stücklisten und technische Unterlagen lesen und auswerten
LF 2: Herstellen mechanischer Teilsysteme
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| Ausbildungsjahr |
1 |
| Zeitrichtwert |
80 Stunden |
Zielformulierung (KMK)
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben Werkstoffe und deren Einsatz, lesen Konstruktionszeichnungen, fertigen Skizzen an, wählen mechanische Arbeitsverfahren aus, bewerten Herstellungsergebnisse und beachten den Arbeitsschutz.
Sachwissen
- Werkstoffarten: Eisen-/Nichteisenmetalle, natürliche/künstliche Werkstoffe, Verwendungszwecke
- Werkstoffnormung, Werkstoffeigenschaften, Halbzeuge und Halbzeugnormung
- Zeichnungen/Skizzen: Einzel-, Baugruppen-, Zusammenbau-, Funktions-, Explosionszeichnungen
- Stücklisten (Baugruppen-/Komplettstückliste)
- Toleranzen, Form- und Lagetoleranzen, Passungen und Passungssysteme
- Prüfmittel: Maßstab, Messschieber, Messschraube, Messuhr, Winkelmesser
- Messfehler/-abweichungen (zufällig, systematisch)
- Trennen: Feilen, Sägen, Bohren, Drehen, Fräsen
- Biegen
- Montagepläne, Verbindungsarten (lösbar/unlösbar, kraft-/form-/materialschlüssig)
- Schraubverbindungen, Stift-, Niet-, Bolzenverbindungen, Kleben, Schweißen
Prozesswissen
- Auswertung von Stücklisten und Zeichnungen
- Nutzung von Norm-/Tabellenbüchern
- Anwendung von Zeichenregeln und Normen
- CAD-Zeichnungen mittels branchenüblicher Software
- Überprüfung von Form- und Lagetoleranzen
- Unterscheidung: Gut, Ausschuss, Nachbearbeitung
- Handhabung von Werkzeugen und Werkzeugmaschinen
- Auswahl von Fertigungsverfahren
- Auswertung von Zeichnungen für Montage
- Anfertigung von Montageplänen
- Herstellung von Schweißverbindungen
- Schraubsicherungen bei schwingungsbelasteten Baugruppen
Reflexionswissen
- Funktionelle, ökologische und ökonomische Auswahl von Werkstoffen
- Technische Kommunikation
- Qualitätssicherung, internationale Normen und Standards
- Auswirkung des Verfahrens auf die Bauteilgenauigkeit
- Reibung, Festigkeit, Oberflächenhaftung, Momente und Kräfte
Praktische Bezüge (Werkstatt)
- Direkte Umsetzung im Grundlehrgang Maschinenbau (MB1–MB11)
- Werkstücke nach Zeichnung fertigen: Feilen, Bohren, Drehen, Fräsen
- Prüfprotokoll mit Messschieber und Bügelmessschraube erstellen
- Einfache Baugruppen montieren
LF 3: Installieren elektrischer Betriebsmittel unter Beachtung sicherheitstechnischer Aspekte
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| Ausbildungsjahr |
1 |
| Zeitrichtwert |
100 Stunden |
Zielformulierung (KMK)
Die Schülerinnen und Schüler kennen die Wirkung elektrischer Energie, beherrschen Grundschaltungen, wählen elektrische Betriebsmittel aus, beherrschen Schutzmaßnahmen und gehen mit Prüf- und Messgeräten um.
Sachwissen
- Gleichstrom-/Wechselstromgrößen: U, I, R, P/W, f, Q, Wirkungsgrad
- Schaltplanarten: Übersichtsplan, Installationsplan, Stromlaufpläne, Symbole
- Grundschaltungen: Reihen-, Parallelschaltung, belasteter Spannungsteiler, Brückenschaltung
- Elektrischer Widerstand, Temperaturverhalten, Leuchtmittel (Glühlampe, LED), Spannungsquellen, pn-Diode
- Leitermaterialien, Leitungsarten, Leiterquerschnitte, Strombelastbarkeit
- Strangspannung, Phasenverschiebung, Scheinleistung
- Elektrisches Feld, elektromagnetische Induktion, Schaltvorgänge, Schwingkreis, Transformator
- Netzformen: TN-C, TN-S, TN-CS, TT, IT; PE-Leiter
- Körperwiderstand, Stromwege, Spannungsbereiche, Gefährdungsbereiche, Fehlerarten, 5 Sicherheitsregeln
- Prüf-/Messgeräte: Multimeter, Messbereiche, Prüfungsarten (Besichtigung, Messen)
- Grenzwerte nach DIN VDE
Prozesswissen
- Berechnung und Dimensionierung von Schaltkreisen
- Messung von Spannung und Strom
- Erstellung von Schaltplänen mit CAD-Software
- Simulation mit branchenspezifischer Software
- Dimensionierung von Widerständen, Kondensatoren, Spulen, Leitungen
- Anschluss an Schaltschrank, Netzteilauswahl
- Anschluss an Ortsnetz, Erdung von Anlagen
- Bestimmung sicherheitstechnischer Parameter
- Montage einer Unterverteilung / mechatronischen Anlage
- Besichtigung, Erstprüfung, VDE-Prüfung
- Protokollierung von Prüfergebnissen
Reflexionswissen
- Prinzip des Ladungsausgleichs, Ohmsches Gesetz, Energieerhaltungssatz
- Kirchhoffsche Gesetze
- Elektrisches Verhalten von Werkstoffen, Energiewandlung
- Spannungsfall, Leitungsschutz, Brandschutz
- Generatorprinzip, Kapazität, Induktionsgesetz, Transformatorprinzip
- Fehlerschleifen, Erdungsverhältnisse, Ausfallsicherheit
- Rechtsgrundlagen der Anlagensicherheit
Praktische Bezüge (Werkstatt)
- Direkte Umsetzung im Grundlehrgang Elektro (Übungen 0–25)
- Verdrahtungsübungen, Installationsschaltungen, Schützschaltungen
- VDE-Prüfung mit Messgerät durchführen
- Vorbereitung auf Abschlussprüfung Teil 1
LF 4: Untersuchen der Energie- und Informationsflüsse in elektrischen und hydraulischen Baugruppen
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| Ausbildungsjahr |
1 |
| Zeitrichtwert |
60 Stunden |
Zielformulierung (KMK)
Die Schülerinnen und Schüler beherrschen steuerungstechnische Grundschaltungen, lesen und erstellen Schaltpläne, kennen technische Parameter, Verfahren zur Erzeugung von Hilfsenergien und die Sicherheit im Umgang mit Systemen.
Sachwissen
- Arbeitsglieder: Zylinderarten, Lineareinheiten, Schwenkantriebe, Vakuumsauger, Greifer
- Stellglieder: Magnetventile, Proportionalventile, Servopneumatik
- Versorgungsglieder: Drucklufterzeugung, Hydraulikaggregat, Leitungen
- Relais, Betätigungselemente, Grenztaster, Reed-Kontakt
- Energie-, Stoff- und Informationsfluss, Systemschaltplan, Pneumatikplan, Stromlaufplan
- Schaltsymbole, normgerechte Kennzeichnungen
- Verknüpfungssteuerungen (weg-/zeit-/druckabhängig), Ablaufsteuerungen
- Schaltungslogik: Logikplan, elektropneumatische Umsetzung, Wahrheitstabellen
- Grundlagen GRAFCET, einfache Ablaufdiagramme
- Energiebedarf, pneumatische/elektrische/hydraulische Hilfsenergie
- Elektrische und pneumatische/hydraulische Parameter (Druck, Kolbenkräfte, Luftverbrauch, Vakuumtechnik, Hydrostatik/-dynamik)
Prozesswissen
- Führung von Fachgesprächen im Projektteam
- Erstellung von Materiallisten, Interpretation von Schaltplänen
- Anfertigung von Skizzen und elektrischen/pneumatischen Schaltplänen mittels Simulationssoftware
- Programmierung elektropneumatischer und hydraulischer Teilsysteme
- Montage/Umbau von steuerungstechnischen Betriebsmitteln und Baugruppen
- Entwicklung von Systemschaltplänen mittels Simulation/cyber-physischer Systeme
- Dimensionierung der Energiebeanspruchung
- Überprüfung und Umbau/Instandhaltung von steuerungstechnischen Anlagen
- Anwendung digitaler Prüfverfahren
Reflexionswissen
- Handhaben verschiedener Bewegungsabläufe, Störanfälligkeit
- EVA-Prinzip, internationale Normung
- Grafische Planung und Dokumentation, normgerechte Ablaufbeschreibungen
- Erfüllung der Steuerungsaufgabe, CO₂-Bilanz
- Energiemanagement, ökonomische Arbeitswelt
Praktische Bezüge (Werkstatt)
- Pneumatische Grundschaltungen aufbauen und testen (Übung 31–32)
- Elektropneumatische Schaltung nach GRAFCET realisieren
- Hydraulische Grundschaltungen kennenlernen (Übung 33)
LF 5: Kommunizieren mithilfe von Datenverarbeitungssystemen
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| Ausbildungsjahr |
1 |
| Zeitrichtwert |
40 Stunden |
Zielformulierung (KMK)
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben Datenverarbeitungsanlagen und vernetzte Systeme, analysieren Arbeitsaufträge, bereiten Informationen mit branchenüblicher Software auf und lesen englischsprachige Handbücher.
Sachwissen
- Anwendungsbereiche: Office, Datenbankverwaltung, CAD/CAM/CNC, SPS, Simulation, Kommunikation
- EVA-Prinzip
- Interne Baugruppen: Netzteil, Motherboard/CPU, RAM, Schnittstellen (USB, WLAN, Bluetooth), UEFI, HDD/SSD
- Externe Baugruppen: Ein-/Ausgabegeräte, Treiber
- Betriebssysteme (Windows, Android, Apple)
- Netzwerksysteme: LAN, WAN, GAN; Topologien: Bus, Ring, Stern, Baum, vermascht
- Netzwerkkomponenten: Switch, Hub, Gateway, Bridge, Repeater
- Netzwerkprotokolle: TCP/IP, OPC, UDP, Ethernet
- Datensicherheit: Virenschutz, Backup, RAID
- Datenschutz: Firewall, Verschlüsselungen, Kennwortsicherheit
- Anwendungssoftware: Textverarbeitung, Tabellenkalkulation, Präsentation, E-Mail, Browser
- Cloud Computing
Prozesswissen
- Konfiguration eines Computers, Installation von Betriebssystem und Software
- Einrichtung eines Arbeitsplatzes
- Einbindung in Firmennetzwerk (Computer, Drucker)
- Auswahl geeigneter Netzwerkstrukturen
- Bestimmung von Zugriffsrechten, Einrichtung von Datensicherheitsmaßnahmen
- Aufbereitung und Dokumentation von Informationen am PC/Tablet
- Suche nach Informationen und Datenblättern im Internet/Netzwerk
Reflexionswissen
- Digitale Arbeitswelt, Ergonomie am Arbeitsplatz
- Ausfallsicherheit, globale Infrastruktur
- IT-Schutzziele: Verfügbarkeit, Integrität, Vertraulichkeit, Authentizität
- Zeiteffizienz, Nachverfolgbarkeit, Sicherheit der Cloud
Praktische Bezüge (Werkstatt)
- Netzwerkstruktur der Ausbildungswerkstatt verstehen
- Dokumentation von Projektergebnissen digital erstellen
- Datenblätter im Internet recherchieren und auswerten
LF 6: Planen und Organisieren von Arbeitsabläufen
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| Ausbildungsjahr |
2 |
| Zeitrichtwert |
40 Stunden |
Zielformulierung (KMK)
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben betriebliche Organisationsstrukturen, organisieren Teamarbeit, stellen Betriebsbereitschaft her, wenden Qualitätskontrollen an und beachten Gesundheits- und Arbeitsschutz.
Sachwissen
- Materialdisposition und Kalkulation: Disponierung, Risiko, Make-or-buy, Bedarfsprognosen, Bestellzeitpunkte
- Zeit- und Kostenkalkulation: Divisionskalkulation, Zuschlagskalkulation
- Produktionsplan
- Analyse von Arbeitsabläufen: Aufbau-/Ablauforganisation, Materialdurchlauf, Multimomentstudien
- Qualitätsmanagement: Fehlerarten, Q-Normen, Qualitätsregelkarte, QM-Handbuch
- Maschinenfähigkeitsuntersuchung, Prozessfähigkeit, Wahrscheinlichkeitsnetz
- Histogramm, statistische Prozessregelung, KVP
- Organigramm, Darstellungsverfahren von Arbeitsabläufen
- Gesundheitsschutz: Ergonomie (Sitzen, Stehen, Heben), Bildschirmarbeit, Arbeitsplatzgestaltung
Prozesswissen
- Analyse eines Arbeitsauftrags
- Vorbereitung eines Projekts mittels interdisziplinärer Teamarbeit
- Beschaffung von Informationen und Material
- Kontrolle der Maschinenfähigkeit
- Erstellung von Statistiken im QM-Bereich
- Beschaffung von Informationen aus QM-Handbuch
- Erkennung von Abweichungen vor Fehlereintritt
- Erfassung von Prozessdaten mittels branchenüblicher Software
- Fehlererkennung zum frühestmöglichen Zeitpunkt
- Dokumentation im QM-System
- Gestaltung eines rückenschonenden Arbeitsplatzes
Reflexionswissen
- Effizienz, Ökonomie
- Qualitätssicherung, Wettbewerbsfähigkeit, Wirtschaftlichkeit
- Prozessanalyse, Organisationsabläufe, Fehlerminimierung
- Auswirkungen auf den Sozialstaat
- Berufsgenossenschaftliche Verordnungen
Praktische Bezüge (Werkstatt)
- Arbeitsauftrag für ein Projekt planen und Material disponieren
- Qualitätsprotokoll für gefertigtes Werkstück erstellen
- Ergonomie am eigenen Arbeitsplatz bewerten
LF 7: Realisieren mechatronischer Teilsysteme
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| Ausbildungsjahr |
2 |
| Zeitrichtwert |
100 Stunden |
Zielformulierung (KMK)
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben Teilsystem-Strukturen, erklären Sensoren und Wandler, realisieren Linear- und Rotationsbewegungen, wenden Steuerungen und Regelungen an, untersuchen Signale und beseitigen Fehler; einfache Programmierverfahren.
Sachwissen
- Technologieschema, Steuerkette und Regelkreis (Blockschaltbild, Signalflussplan)
- Kenngrößen: Führungsgröße (Sollwert), Regelgröße (Ist-Wert), Regeldifferenz, Stellgröße, Störgröße
- Unstetiges Regeln
- Sensoren: Positionen, mechanische/thermische Größen, Durchfluss, Weg/Winkel, Füllstand, optische Informationen
- RFID-Technologie
- Digitale/analoge Signale, A/D- und D/A-Wandlung
- Sensorwirkungsweise: Linearität, Auflösung, Hysterese, Drift, intelligente Sensoren
- Aktoren: Sauger, Greifer, Lineareinheiten, Linearmotor, pneumatische/hydraulische/elektrische Motoren
- Elektropneumatische Schaltungen: Pneumatikplan, Stromlaufplan, Schaltungslogik, Betriebsarten
- Funktionsplan nach GRAFCET
- SPS: VPS/SPS, Zyklus/Zykluszeit, PAE/PAA
- SPS-Hardware: Spannungsversorgung, Zentraleinheit, Signalmodule, interner BUS
- Programmbausteine: Operationsbausteine, Funktionen, Funktionsbausteine, Datenbausteine
- Programmiersprachen: FBS, KOP, AWL, AS, ST
- Messen von Signalen: Pegel, binäre Signale, analoge Signale
Prozesswissen
- Digitale Visualisierung von mechatronischen Systemen
- Kommunikation im Team über steuer-/regelungstechnische Fragestellungen
- Auswahl und Installation von Sensoren an einer Anlage
- Parametrierung von analogen Sensoren
- Suchen von Signalfehlern, Beschreiben/Lesen eines RFID-Systems
- Auswahl und Installation von Bewegungsaktoren
- Konzeption von Schaltungen durch branchenübliche Software
- Darstellung von Bewegungsabläufen und Steuerungsfunktionen
- Planung von Ablaufsteuerungen
- Vorbereitung der Inbetriebnahme, SPS-Konfiguration
- Programmierung einer einfachen Schrittkette
- Erfassung digitaler und analoger Messsignale
- Justierung von Sensoren
Reflexionswissen
- Offener und geschlossener Wirkungsweg
- Energetisches Zeitverhalten
- Wandlung von Größen, Prozessinformationen, Grenzen und Totzeiten
- Smart Factory
- Leistungsgrenzen von Aktoren, Ursache und Wirkung
- Automatisierung, normgerechte Darstellung
- Vor- und Nachteile digitaler Steuerungen
- Aspekte unterschiedlicher Programmiersprachen
- Lineare und strukturierte Programmierung
Praktische Bezüge (Werkstatt)
- SPS-Grundprogramme in FBS/KOP erstellen (Übung 28–30)
- Sensoren an Übungsanlage konfigurieren und testen (Übung M1)
- Elektropneumatische Steuerung mit GRAFCET planen und umsetzen (Übung 32)
- Portfolio-Arbeit als Reflexionsinstrument
LF 8: Design und Erstellen mechatronischer Systeme
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| Ausbildungsjahr |
2 |
| Zeitrichtwert |
140 Stunden |
Zielformulierung (KMK)
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben Struktur und Signalverlauf, analysieren Betriebsbedingungen, identifizieren Fehler durch Signaluntersuchungen, erfassen messtechnisch Steuerungs-/Regelungsabläufe, beeinflussen Geschwindigkeit/Drehzahl, wählen Antriebseinheiten aus und bestimmen Schutzeinrichtungen.
Sachwissen
- Kraft im Magnetfeld, Drehfeld, Polpaarzahl/Drehzahl, Drehrichtungsänderung
- Leistung/Drehmoment, Belastungskennlinien, Betriebsarten
- Leiterspannung, Verkettung, Phasenverschiebung, Stern-Dreieck-Schaltung
- Leistungsschild, elektrische Maschinen: Asynchronmotor, Kondensatormotor, Synchronmotor, Gleichstrommotor
- Sondermotoren: Universal-, Spaltpol-, Linear-, Servo-, Schrittmotor
- Kupplungen (starr, drehstarr, elastisch, schaltbar, Sicherheits-), Getriebe (Riemen, Zahnrad, Kette)
- Mechanische/elektrische Überlastung, Körperschluss, Wicklungsschluss, Überhitzung
- Schutzeinrichtungen: Schmelzsicherungen, Leitungsschutzschalter, Motorschutzrelais/-schalter, Motorvollschutz
- Motorklemmbrett, Grundschaltungen (Selbsthaltung, Folge-, Wende-, Stern-Dreieck-Schaltung)
- Anlassverfahren: Stern-Dreieck, Sanftanlaufgerät, Vorwiderstände, Frequenzumrichter
- Steuerkette, Regelstrecken, stetige Regler (P, I, D, PI, PD, PID), digitale Regler, Fuzzy-Regelung
- Positionsbestimmung (inkremental, absolut), Messwerterfassung (Tachogenerator, Dehnungsmessstreifen, Stromwandler)
- Maschinenrichtlinie (konstruktive/technische Maßnahmen, Benutzerinformationen), Risikobeurteilung
- CNC-Technik: Maschinentechnik, Programmierung (Dreh-/Fräsmaschinen)
- Robotik: Teilsysteme, Einsatzgebiete, Bauarten, Programmierung, Sicherheitseinrichtungen
Prozesswissen
- Aufnahme von Betriebskennlinien bei unterschiedlichen Belastungsarten
- Untersuchung von Betriebswerten, Anschluss an Schaltschrank mit Dreiphasenwechselstrom
- Entnahme von Informationen aus Leistungsschild
- Auswahl von Arbeitsmaschinen, Bestimmung der Betriebsparameter
- Realisierung von Drehrichtungsänderung, Auslegung von Getrieben
- Herstellung von Wellenverbindungen
- Überprüfung von Kupplung, Verzahnung, Lager, elektrischen Anschlüssen
- Dimensionierung von Schutzeinrichtungen, Auswahl und Einstellung Motorschutzrelais
- Anschließen verschiedener Motoren, Dimensionierung RCD, Auslegung Kompensationskondensator
- Verschalten von Motoren mit unterschiedlichen Anlassverfahren
- Untersuchung von Regelstrecken, Parametrierung eines Regelkreises, Auswahl geeigneter Regler
- Ermittlung von Messergebnissen, auch durch Computersimulation
- Dokumentation, Messwerterfassung mittels Frequenzumrichter
- Herstellung der Maschinensicherheit, Benutzerinformationen (auch englisch)
- Programmierung von CNC-Bewegungsabläufen (auch virtuell)
- Simulation von Fertigungsprozessen
Reflexionswissen
- Lorentzkraft, magnetische Flussdichte, Rechte-/Linke-Hand-Regel
- Wirkleistungsfaktor, Anlaufströme, Frequenzumrichter als Alternative
- Wirkungsgrad, magnetischer Fluss, Schlupf, Kommutator
- Energieübertragung, Kinematik
- Ausfallzeiten, Qualitätssicherung
- Anlagensicherheit, direkter/indirekter Schutz
- Anschlussbedingungen, Verkettungsfaktor
- Automatisierung, Störeinflüsse
- Pulsweitenmodulation, Drehzahlsteuerung/-regelung
- CE-Kennzeichnung
- Effizienz, flexible Produktion, Digitalisierung der Arbeitswelt
Praktische Bezüge (Werkstatt)
- Drehstromantriebe anschließen und mit Frequenzumrichter steuern (Übung 34)
- Gleichstromantriebe im Betrieb untersuchen (Übung 35)
- Stern-Dreieck-Anlasser verdrahten (Übung 23)
- Motorschutzrelais einstellen und testen
- CNC-Grundlagen im Maschinenbau-Aufbaukurs (Übung MB14)
LF 9: Untersuchen des Informationsflusses in komplexen mechatronischen Systemen
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| Ausbildungsjahr |
3 |
| Zeitrichtwert |
80 Stunden |
Zielformulierung (KMK)
Die Schülerinnen und Schüler lesen Schaltpläne, beschreiben Informationsstrukturen, stellen Verknüpfungen zwischen Komponenten dar, wenden mess- und informationstechnische Verfahren an, analysieren Signale, identifizieren Fehlerquellen und nutzen Diagnoseverfahren.
Sachwissen
- Parallelverdrahtung vs. Busverdrahtung
- Kommunikationsebenen: Leit-/Planungs-, Zell-, Feldebene
- Buszugriffsverfahren: Master-Slave, Token-Ring, CSMA
- Datenübertragung: leitungsgebundene/leitungsungebundene Medien
- Bussysteme: AS-Interface, Profibus, Industrial Ethernet, Profinet
- Topologien, Vernetzung zwischen Teilsystemen
- Übertragungsstandards: Datenleitungslänge, Schnittstellen, symmetrische/unsymmetrische Signale
- Busabschluss, Signalpegel
- IT-Schutzziele: Verfügbarkeit, Integrität, Vertraulichkeit, Authentizität
- Protokolle: ISO/OSI-Referenzmodell, TCP/IP, Ethernet
- Strategien zur Fehlererkennung: Paritätsbit, Blocksicherung, CRC-Verfahren
Prozesswissen
- Hardwarekonfiguration der dezentralen Peripherie
- Prüfung der Anforderungen verschiedener Datenübertragungsmedien
- Auswahl eines anwendungsbezogenen Buszugriffsverfahrens und Bussystems
- Nutzung audiovisueller und virtueller Hilfsmittel
- Verbindung mechatronischer Systeme durch unterschiedliche Bussysteme
- Installation der Schnittstellen
- Messwerterfassung an Schnittstellen
- Datenerfassung, -analyse und -verarbeitung
- Beurteilung von Signalverläufen
- Prozessvisualisierung, -simulation, -optimierung
Reflexionswissen
- Einhaltung internationaler Normen
- Aspekte der Buszugriffsverfahren
- Anforderungen der einzelnen Kommunikationsebenen
- Hierarchie vernetzter Systeme, Merkmale der Bussysteme
- Ausfallsicherheit, Qualitätssicherung, Datensicherheit
Praktische Bezüge (Werkstatt)
- Profinet-Kommunikation zwischen SPS und dezentraler Peripherie konfigurieren (Übung 48)
- IO-Link-Sensoren einbinden
- Signalverläufe am Oszilloskop/Analysewerkzeug messen und beurteilen
LF 10: Planen der Montage und Demontage
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| Ausbildungsjahr |
3 |
| Zeitrichtwert |
40 Stunden |
Zielformulierung (KMK)
Die Schülerinnen und Schüler planen und bereiten Montage/Demontage vor, erklären Arbeitsprozessabläufe, beurteilen Arbeitsergebnisse, beziehen Gesundheits- und Arbeitsschutz ein, überprüfen Montagebedingungen, organisieren Teams und kommunizieren auf Englisch.
Sachwissen
- Technische Kommunikation: Zusammenbauzeichnungen, Arbeits-/Montageplan
- Arbeitssicherheit und Unfallschutz
- Montagetätigkeiten, Hebezeuge, Vorrichtungen, Werkzeuge
- Öle, Fette, Reiniger
- Fügen: Schrauben, Stifte, Achsen/Bolzen
- Stütz-/Trageinheiten: Führungen, Lager
- Energieübertragungseinheiten: Wellen, Welle-Nabe-Verbindungen
- Axiale Sicherungselemente, Dichtungen
Prozesswissen
- Auswertung von Stücklisten und Zusammenbauzeichnungen
- Anfertigung von Montageplänen
- Auswahl von Werkzeugen und Hilfsmitteln
- Analyse der Montagebedingungen am Aufstellungsort
- Montage von Maschinenelementen und Teilsystemen
- Prüfung von Montagevorgängen
- Beachtung des Umwelt- und Gesundheitsschutzes
- Berechnung von Verbindungen (Festigkeitsberechnungen, Drehmomente, Passungen)
Reflexionswissen
- Internationale Normung
- Planung von Arbeitsabläufen
- Ursache und Wirkung in technischen Systemen
- Arbeitssicherheit
- Festigkeitsberechnungen, Drehmomente, Passungen
Praktische Bezüge (Werkstatt)
- Montageplan für mechatronische Übungsanlage erstellen (Übung 52)
- Mechanische und elektrische Baugruppen montieren und demontieren
- Drehmomentschlüssel und Montagewerkzeuge fachgerecht einsetzen
LF 11: Inbetriebnahme, Fehlersuche und Instandsetzung
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| Ausbildungsjahr |
3 |
| Zeitrichtwert |
160 Stunden |
Zielformulierung (KMK)
Die Schülerinnen und Schüler stellen Teil- und Gesamtfunktionen dar, überprüfen Komponentenfunktionen, beherrschen Messverfahren, erläutern Inbetriebnahmeverfahren, nutzen Diagnosesysteme, justieren Sensoren/Aktoren und grenzen systematisch Fehler ein; englische Verständigung.
Sachwissen
- EVA-Prinzip, Darstellungen: Schaltpläne (elektrisch/pneumatisch), Montage-/Lagepläne, SPS-Anschlussplan, Netzwerkstrukturen
- Mängelliste, Wartungsplan, Inbetriebnahme-/Prüfprotokoll
- Daten-/Variablentypen, strukturiertes Programmieren
- Absolute/symbolische Adressierung, IEC-Zeiten und -Zähler
- Ablaufsteuerung in FBS und AS: Betriebsartenteil, Schrittkette, Befehlsausgabe, Not-Aus/Not-Halt
- Bausteinbibliotheken
- Analogwertverarbeitung: Abtastung, Quantisierung, Codierung, Normierung
- Prozessvisualisierung mit HMI-Panel, BUS-Parametrierung
- Teilsysteme: mechanisch, elektrisch, pneumatisch, hydraulisch, Steuerung
- Betriebsarten: Tippbetrieb, Einzelschritt, Automatik
- Diagnosemöglichkeiten: Sichtprüfung, Analysewerkzeuge, Ferndiagnose, analoge Messungen
- Verfahren zur Fehlersuche, elektromagnetische Verträglichkeit
Prozesswissen
- Darstellung der Teil- und Gesamtfunktion eines Systems
- Überprüfung der Schnittstellen
- Entnahme von Informationen aus technischen Unterlagen
- Analyse möglicher Fehlerquellen, Erstellung Inbetriebnahmeprotokoll
- Parametrierung und Programmierung mechatronischer Anlagen
- Gestaltung einer HMI-Benutzeroberfläche
- Verarbeitung analoger Größen, Vernetzung von Teilsystemen
- Steuerung von Antriebseinheiten mittels Frequenzumrichter
- Durchführung von Messungen nach Inbetriebnahmeprotokoll
- Justage von Sensoren/Aktoren, Überprüfung von Schutzmaßnahmen
- Parametrierung der Netzwerkkomponenten, Überprüfung Gesamtfunktion
- Analyse von Störungsursachen (auch mittels Debugging)
- Systematische Eingrenzung von Fehlern
- Erstellung eines Instandsetzungsprotokolls, Behebung von Programmfehlern
Reflexionswissen
- Komplexität reduzieren, Risiken kalkulieren
- Inhalte und Grenzwerte eines IBN-Protokolls nach VDE
- Nachvollziehbarkeit durch Kommentierung, vollständige Dokumentation
- Maschinenrichtlinien und Normung
- Fehlerdokumentation, typische Fehlerursachen
- Strategien der Fehlersuche
Praktische Bezüge (Werkstatt)
- Komplexe SPS-Programme mit Ablaufsteuerung erstellen (Übung 29)
- HMI-Visualisierung konfigurieren (Übung 49)
- Mechatronische Anlage in Betrieb nehmen und systematisch Fehler suchen (Übung 36/46)
- Inbetriebnahmeprotokoll nach VDE erstellen
- Prüfungsvorbereitung Teil 1 und Teil 2 (Übungen 37–45)
LF 12: Vorbeugende Instandhaltung
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| Ausbildungsjahr |
4 |
| Zeitrichtwert |
80 Stunden |
Zielformulierung (KMK)
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben Einflussfaktoren auf die Betriebssicherheit, erkennen die Notwendigkeit vorbeugender Instandhaltung, nutzen Wartungspläne, überprüfen Sicherheitseinrichtungen, erstellen Fehleranalysen und dokumentieren auf Englisch.
Sachwissen
- Zusammenhang Ausfallwahrscheinlichkeit und Zuverlässigkeit
- Verfügbarkeit, Abnutzungsvorrat
- Instandhaltungskosten, Instandhaltungsstrategien
- Wartungspläne
- Verschmutzung, Verbrauch, Verschleiß/Reibung, Korrosion, Ermüdung
- Entsorgung und Handhabung von Hilfsmitteln
- Wartung, Inspektion, Instandsetzung, Verbesserung
Prozesswissen
- Berechnung der Verfügbarkeit
- Erstellung und Anpassung von Wartungsplänen
- Analyse technischer Systeme hinsichtlich Betriebssicherheit
- Aufbereitung von Fehleranalyse-Ergebnissen
- Auswahl von Hilfsmitteln zur Instandhaltung
- Beachtung von Umwelt- und Gesundheitsschutz
- Herstellung der Sicherheit bei Instandhaltungsarbeiten
- Inspektion von Bauteilen
- Instandsetzung und Verbesserung technischer Systeme
- Prüf- und Justierverfahren
- Erstellung von Übergabeprotokollen
- Arbeitssicherheitsvorschriften (Sicherheitseinrichtungen, Rangfolge der Maschinensicherheit)
Reflexionswissen
- Betriebssicherheit, ökonomische Aspekte
- Umwelt- und Gesundheitsschutz
- Besondere Gefährdung des Instandhaltungspersonals
Praktische Bezüge (Werkstatt)
- Wartungsplan für Übungsanlage erstellen und durchführen (Übung 53)
- Verschleißteile identifizieren und tauschen
- Diagnoseverfahren anwenden und Fehlerursachen statistisch auswerten (Übung 54)
LF 13: Übergabe von mechatronischen Systemen an Kunden
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| Ausbildungsjahr |
4 |
| Zeitrichtwert |
60 Stunden |
Zielformulierung (KMK)
Die Schülerinnen und Schüler bereiten Informationen textlich und grafisch auf, präsentieren, planen Einweisungen für Personal, kommunizieren auf Englisch und berücksichtigen Kundenbeziehungs-Grundsätze und Marketing-Strategien.
Sachwissen
- Formulieren von Fachtexten (auch englisch), Fachsprache
- Datenblätter, Datenaufbereitung
- Bedienungshinweise: Prozessregelkarte, innerbetriebliche Kommunikation, Verantwortlichkeiten, Anlagensicherheit
- Bedienungsanleitung
- Präsentationstechniken: Freie Rede, Flipchart, Präsentationssoftware
- Verbale/nonverbale Kommunikation
- Anlagenkenntnis, Schulungstechniken
- Strategien zur Kundenbindung
Prozesswissen
- Nutzung technischer Informationen (auch digital)
- Heranziehung der Informationsstruktur im Betrieb
- Aufbereitung von Informationen zu einer mechatronischen Anlage
- Nutzung von audiovisuellen und klassischen Präsentationshilfsmitteln
- Einbettung in Präsentationsstruktur (logischer Aufbau, Verständlichkeit, Layout, Rechtschreibung)
- Präsentation vor Publikum (auch englisch)
- Führung von Fachgesprächen
- Darstellung von Produktionsabläufen
- Einweisung von Bedienungspersonal
- Moderation
Reflexionswissen
- Interdisziplinarität, Lastenheft/Pflichtenheft
- Gegenüberstellung unterschiedlicher Präsentationstechniken
- Umgangsformen, Marketing und Kundenakquise
- Internationaler Kundenkontakt
Praktische Bezüge (Werkstatt)
- Dokumentation für das mechatronische Projekt erstellen (Übung 36/55)
- Präsentation der Projektergebnisse vor der Gruppe
- Einweisung eines „Kunden" (Mitschüler) in die Bedienung der Anlage
- Bedienungsanleitung verfassen
Stundenübersicht
| LF |
Titel |
Std. |
Jahr |
| 1 |
Analysieren von Funktionszusammenhängen |
40 |
1 |
| 2 |
Herstellen mechanischer Teilsysteme |
80 |
1 |
| 3 |
Installieren elektrischer Betriebsmittel |
100 |
1 |
| 4 |
Energie-/Informationsflüsse (Pneumatik/Hydraulik) |
60 |
1 |
| 5 |
Kommunizieren mit DV-Systemen |
40 |
1 |
| 6 |
Planen und Organisieren von Arbeitsabläufen |
40 |
2 |
| 7 |
Realisieren mechatronischer Teilsysteme |
100 |
2 |
| 8 |
Design und Erstellen mechatronischer Systeme |
140 |
2 |
| 9 |
Informationsfluss in komplexen Systemen |
80 |
3 |
| 10 |
Planen der Montage und Demontage |
40 |
3 |
| 11 |
Inbetriebnahme, Fehlersuche, Instandsetzung |
160 |
3 |
| 12 |
Vorbeugende Instandhaltung |
80 |
4 |
| 13 |
Übergabe an Kunden |
60 |
4 |
|
Gesamt |
1.020 |
|