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Ordne die Fertigungstechnik innerhalb der Produktionstechnik ein
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Welche Ziele verfolgt die Fertigungstechnik?
Fertigungsverfahren gezielt in technische Lösungen umsetzen, damit angeforderte Produkte in ausreichender Menge und Qualität bei minimalen Kosten sowie unter ergonomischen und umweltverträglichen Bedingungen gefertigt und zum gewünschten Zeitpunkt und Ort geliefert werden können.
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Ordne und erläutere die Hauptgruppen des Fertigungsverfahren aus DIN8580
- Urformen: Fertigen aus formlosem Stoff
- Umformen: bildsames Ändern der Form eines Stoffes
- Trennen: Ändern der Form duch Aufheben des Zusammenhaltes
- Fügen: Zusammenbringen von Werkstücken
- Beschichten: aufbringen einer schicht aus formlosem Stoff
- Ziel: Stoffeigenschaften ändern <-- selbsterklärend
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Zur Verfügung stehende Werkstoffe
- metallische Werkstoffe
- Eisenwerkstoffe: Stähle, Eisenguss
- Nichteisenwerkstoffe: Leicht- und Schwermetalle
- nichtmetallische Werkstoffe
- organische Werkstoffe: Kunst- und Naturstoffe
- anorganische Werkstoffe: Keramik, Gläser
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Wie lautet eine zentrale Forderung der Fertigungsindustrie?
Anzahl der Fertigungsschritte reduzieren
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Welche Ziele werden innerhalb der 6 Hauptgruppen verfolgt?
Fertigungsverfahren müssen sinnvoll geordnet werden, und zwar so, dass auch neu entwickelte Fertigungsverfahren widerspruchsfrei eingeordnet werden können. Die DIN 8580 beinhaltet einen gelungenen Ordnungsvorschlag.
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Welche Fertigungsverfahren setzen sich durch?
- die mit dem geringsten Material und Energiebedarf
- ausgewählte Ur- und Umformverfahren
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Was versteht man unter "near-net-shape" Verfahren?
- ausgewählte Ur- und Umformverfahren werden auch als near net shape Verfahren bezeichnet
- Optimierung von Nachbearbeitungszugang und -aufwand durch spanende Verfahren
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Was ändert sich zukünftig in der Fertigungstechnik?
- Entsorgung
- Ressourcenverbrauch
- optimale Bestandssituation
- Steigerung von Qualität und Flexibilität
- Förderung des Austauschbaus
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Nennen sie die wichtigsten Auswahlkriterien für Fertigungsverfahren.
- Produktivität
- Zwischenlagerbestände
- Flexibilität
- Fehlerrate
- Umweltverträglichkeit
- Arbeitsschutz
- Kosten / Termine
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Was versteht man unter Austauschbau im Bereich materieller Produkte?
Fertigungsweise, bei der Einzelteile so gestaltet werden, dass sie nach einer örtlich und zeitlich getrennten Endbearbeitung ohne oder nach definierten, zusätzlichen Leistungen montiert werden können und im Produkt die vereinbarten Funktionsmerkmale über die Lebensdauer zuverlässig erfüllen.
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Woraus resultieren Funktionseigenschaften und was muss der Produktentwickler deshalb immer untersuchen?
- Zusammenwirken der stofflichen und geometrischen Merkmale der Einzelteile eines Produktes
- Eigenschaften der zum Betrieb erforderlichen Energieträger und Hilfsstoffe (Grenzschichten)
- Umweltbedingungen unter denen das Produkt zum Einsatz kommt
den Zusammenhang zwischen Einzelteil- und Produkteigenschaften
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Unterscheiden Sie Geometrie-, Werkstoff- und Funktionstoleranzen.
- Geometrietoleranz
- Abmessungen
- Lage zueinander
- Formen
- Werkstofftoleranz
- Chemische Eigenschaften
- Physikalische Eigenschaften
- Gefügestruktur
- Funktionstoleranz
- Leistungsgrößen eines Produktes
- Fügen von Einzelteilen (Laufgenauigkeit einer Uhr, Welle-Nabe-Verbindung)
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Nenne je zwei Beispiele für die Geometrie-, Werkstoff- und Funktionstoleranz
- Geometrietoleranz: Maße eines Kolbens, Spaltmaße Karosserie
- Werkstofftoleranz: Kohlenstoffgehalt oder Streckgrenze eines Stahls
- Funktionstoleranz: Genauigkeit einer Uhr, Leistung eines Motors
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Welche Kunststoffgruppen stehen für die Herstellung kundengewünschter Produkte zur Verfügung?
- Thermoplaste (Polymere):
- Unvernetzte Kunststoffe
- Lineare oder verzweigte Ketten (nicht vernetzt)
- Umformbar, Verformbarkeit ist reversibel solange sie nicht überhitzt werden
- Schmelzbar, Schweißbar
- Duroplaste (Polymere):
- Vernetzte Kunststoffe
- Engmaschig vernetzte Ketten
- Nach Aushärtung nicht verformbar oder schweißbar
- Sehr gute chemische Beständigkeit, hohe thermische Stabilität
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Beschreiben Sie 3 wichtige Polyreaktionen. Nennen Sie Einsatzgebiete für jeweils zwei Reaktionsergebnisse.
- Polymerisation
- Polyvinylchlorid -> Laminat
- Polystyrol -> Spielzeug
- Polykondensation
- Silikon -> Backform
- Polycarbonate -> CDs
- Polyaddition
- Polyurethane -> Versiegelungen
- Epoxidharze -> Klebstoff
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Beschreiben Sie die Polymerisation
Aus chemisch gleichen/ähnlichen doppelt- oder dreifachverbundenen Monomeren enstehen Makromoleküle ohne Abspaltung von Nebenprodukten.
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Zu welchen Strukturen führt die Polykondensation?
Zu linear, verzweigten oder vernetzten Strukturen, abhängig von den eingesetzten Monomeren
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Beschreiben Sie die Stufen der Polymerisation
- 1: Startreaktion
- 2: Wachstumsreaktion
- 3: Abbruchreaktion
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Beschreiben Sie die Polykondensation
Herstellung von Makromolekülen aus chemisch unterschiedlichen Ausgangsstoffen unter Abspaltung von Nebenprodukten (meist Wasser).
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Beschreiben Sie die Polyaddition
Herstellung von Makromolekülen durch Addition von chemisch unterschiedlichen Grundmolekülen ohne Abspaltung von Nebenprodukten.
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Unterscheiden Sie amorphe und teilkristalline thermoplastische Kunststoffe.
- amorphe, thermoplastische Kunststoffe
- Struktur weist völlige Unordnung auf (Wattebausch)
- glasklare Farbe
- teilkristalline, thermoplastische Kunststoffe
- Struktur weißt teilweise regelmäßigen chemischen und geometrischen Aufbau der Makromoleküle auf
- Bilden Kristallite (Parallelbündelung oder Faltungen)
- weißliche Eigenfarbe
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Nennen Sie einige Produktbeispiele der teilkristallinen, thermoplastischen Kunststoffe
- Polyamid
- Polypropylen
- Polyethylen
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Nennen Sie einige Produktbeispiele der amorphen, thermoplastischen Kunststoffe
- Polystyrol
- Polyvinylchlorid
- Polycarbonat
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Welche Ursachen haben die elektrostatischen Anziehungskräfte zwischen den Makromolekülen?
- Dispersionskräfte (ungerichtete Anziehungskräfte, wechselnde Ladungsschwerpunkte)
- Dipolkräfte (elektronegative Charakter, Nachbaratome werden zum "Pluspol")
- Induktionskräfte (Verzerrung von Makromolekülen durch Feldeinwirkung (Ladungsschwerpunkte))
- Wasserstoffbrückenkräfte (Wasserstoffatome werden positiv polarisiert, negative Elemente)
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Unterscheiden Sie Haupt- und Nebenvalenzkräfte innerhalb und zwischen den Makromolekülen thermoplastischer Kunststoffe.
- Hauptvalenzkräfte: chemische Bindungen innerhalb der Makromoleküle
- Nebenvalenzkräfte: zwischenmolekulare Anziehungskräfte (Van der Waals)
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Beschreiben Sie die Bindungskräfte zwischen den Makromolekülen und unterscheiden Sie die Nebenvalenzkräfte
- Sie sind erheblich schwächer als die Hauptvalenzkräfte
- können durch Wärme aufgehoben werden
- resultieren aus elektrostatischen Anziehungskräften
Unterscheidung in Dispersions-, Induktions- und Dipolkräfte sowie die Wasserstoffbrückenbindung
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Amorpher, thermoplastischer Kunststoff: Ordnen Sie den Bereichen „fest, thermoplastisch und thermoelastisch“ typische Fertigungsverfahren zu.
- fest: trennen, kleben, Oberflächenveredelung
- thermoelastisch: Biege-, Druck-, Zug- und Zugdruckumformen
- thermoplastisch: spritzgießen, extrudieren, pressen, schäumen, fügen
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Teilkristalliner, thermoplastischer Kunststoff: Ordnen Sie den Bereichen „hart-spröde, hart-zäh, thermoplastisch und thermoelastisch“ typische Fertigungsverfahren zu.
- hart-spöde: Verarbeitung nicht üblich
- hart-zäh: trennen, kleben, Oberflächenveredelung
- thermoelastisch: Biege-, Druck-, Zug- und Zugdruckumformen
- thermoplastisch: spritzgießen, extrudieren, pressen, schäumen, fügen
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Wie werden Zustandsdiagramme gewonnen?
Mittels Zugversuchen wird das technologische Verhalten (σR, εR) bei unterschiedlichen Temperaturen ermittelt.
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Welche Zustandsarten werden bei Zustandsdiagrammen unterschieden?
- spröde bis fest
- hart bis zäh
- zähviskos bis thermoelastisch
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Erläutern Sie den thermoelastischen Bereich eines Zustanddiagrammes
- Verhalten wird von der Mikro-Brownschen Molekülbewegung bestimmt
- Teilstücke des Makromoleküls werden bewegt, die Gesamtstruktur durch Verschlaufungspunkte zusammengehalten
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Erläutern Sie den thermoplastischen Bereich eines Zustanddiagrammes
- Verhalten wird von der Mikro-Brownschen Molekülbewegung bestimmt
- Die Makromoleküle sind gegeneinander verschieb-/formbar und beweglich, da die Nebenvalenzkräfte aufgehoben sind
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Nennen und erläutern Sie die ausgeprägten Übergangsbereiche in eine Zustandsdiagramm eines thermoplastischen Kunststoffes
- ET: Erweichungstemperaturbereich
- KT: Kristallitschmelztemperatur
- FT: Fließtemperaturbereich
- ZT: Zersetzungstemperaturbereich
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Bezeichnen Sie die wichtigsten Baugruppen.
- 1. Schließeinheit
- 2. Dosiereinheit
- 3. Maschinenbett
- 4. Werkzeug
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Nennen und definieren Sie die Zustandsformen der amorphen, thermoplastischen Kunststoffe
- fest: Nebenvalenzkräfte sind groß
- thermoelastisch: Beweglichkeit der Makromoleküle nimmt durch "Entknäulung" zu
- thermoplastisch: Nebenvalenzkräfte sind aufgehoben
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Nennen und definieren Sie die Zustandsformen der teilkristallinen, thermoplastischen Kunststoffe
- hart-spröde: beide Bereiche sind fest, hohe Nebenvalenzkräfte
- hart-zäh: amorphe Bereiche werden beweglich, kristalline immer noch fest
- thermoelastisch: auch die kristallinen Bereiche werden beweglich
- thermoplastisch: Nebenvalenzkräfte sind aufgehoben
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Wie werden Umformverfahren innerhalb der DIN 8580 eingeteilt? Nennen Sie für die Untergruppen jeweils ein Beispiel.
- Druckumformen (DIN 8583): Gesenkschmieden
- Zugdruckumformen (DIN 8584): Tiefziehen
- Zugumformen (DIN 8585): Streckziehen
- Biegenumformen (DIN 8586): Walzbiegen
- Schubumformen (DIN 8587): Verdrehen
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Was versteht man unter Versetzungen und welche Bedeutung haben diese für die Massivumformung bezüglich der Gleitsysteme?
Versetzungen sind eindimensionale Gitterfehler, die unter Krafteinwirkung auf Ebenen abgleiten und zu bleibenden Formveränderungen führen.
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