Zusatzqualifikation „Additive Fertigungsverfahren“

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Die Zusatzqualifikation „additive Fertigungsverfahren“ wurde 2018 eingeführt.
Die Zusatzqualifikation „additive Fertigungsverfahren“ wurde 2018 eingeführt. (Bildquelle: Andrey Suslov/iStock/Getty Images Plus)

Rechtliche Vorgaben zur Zusatzqualifikation „Additive Fertigungsverfahren“

Additive Fertigungsverfahren sind Produktionsschritte, bei denen Material nicht von einem Rohling entfernt, also substituiert wird, um das Werkstück herzustellen. Stattdessen erfolgt die Herstellung durch den schichtweisen Auftrag von Granulat oder Pulver. Umgangssprachlich verwendet man dafür auch den Begriff „3-D-Druck“. Grundlage dafür bildet ein 3-D-CAD-Modell. Dessen Daten werden konvertiert und an die Fertigungsmaschine übertragen. Die schmilzt daraufhin das Rohmaterial Schicht für Schicht auf.

Die additiven Fertigungsverfahren sind schon seit Längerem bekannt. Ihren Durchbruch erlebten sie jedoch im Zuge der Einführung von Industrie 4.0, da sich mit ihrer Hilfe Einzelstücke oder Kleinserien wesentlich kostengünstiger herstellen lassen als mit den klassischen spanenden Verfahren wie Fräsen, Drehen oder Bohren. Die mechanische Bearbeitung kann damit wesentlich flexibler auf mögliche Produktionsvarianten reagieren und trägt so erheblich zu einem der wichtigsten Ziele von Industrie 4.0 bei: nämlich der Fähigkeit zur Losgröße 1.

Obwohl die additiven Fertigungsverfahren nicht für alle Anwendungen gleichermaßen gut geeignet sind, wird ihnen ein erhebliches Wachstumspotenzial zugesprochen. Experten meinen, dass sie in der Lage sind, mittelfristig bis zu 50 % der spanenden Fertigungsverfahren zu ersetzen. Als besonders geeignet werden Anwendungen betrachtet, in denen geringe Stückzahlen nachgefragt werden, ein hoher Grad an Individualisierung notwendig ist oder besonders komplizierte Werkstückgeometrien abzubilden sind. Das betrifft insbesondere das Gesundheitswesen, die Luft- und Raumfahrtindustrie, das Transportwesen und die Schmuckherstellung, die Verteidigung und den Motorsport.

Unabhängig von der Branche gelten folgende Anwendungsfelder als besonders geeignete Einsatzgebiete für die additive Fertigung:

  • der Prototypenbau
  • die Herstellung von Hilfsmitteln und Werkzeugen
  • die Produktion von Bauteilen mit komplexen Geometrien
  • der Leichtbaudie Individualisierung von Produkten
  • die additive Fertigung von Kleinserien
  • die Reparatur bzw. die Herstellung von Ersatzteilen

Da Mechatroniker sehr häufig in der Instandhaltung und im Prototypenbau eingesetzt werden und aufgrund ihrer Qualifikation eine Brückenfunktion zwischen der Mechanik, der Elektronik und der Informatik einnehmen, hat der Gesetzgeber entschieden, ihnen die Kompetenz „Additive Fertigungsverfahren“ als Zusatzqualifikation anzubieten.

Dafür gliedert sich die Vermittlung der Zusatzqualifikation in drei Phasen:1

  1. Modellieren von Bauteilen
    • Bauteile durch Programme zum computergestützten Konstruieren (CAD) erstellen
    • für digitale 3-D-Modelle parametrische Datensätze entwickeln
    • Gestaltungsprinzipien zur additiven Fertigung einhalten und Gestaltungsmöglichkeiten nutzen
  2. Vorbereiten von additiver Fertigung
    • Verfahren zur additiven Fertigung auswählen
    • 3-D-Datensätze konvertieren und für das Verfahren anpassen
    • verfahrensspezifische Produktionsabläufe planen
    • Maschine zur Herstellung einrichten
  3. Additives Fertigen von Produkten
    • additive Fertigungsverfahren anwenden und Probebauteile erstellen und bewerten
    • Prozessparameter anpassen und optimieren
    • Prozesse kontrollieren, überwachen und protokollieren und Maßnahmen der Qualitätssicherung durchführen
    • Fehler- und Mängelbeseitigung veranlassen sowie Maßnahmen dokumentieren
    • Daten des Konfigurations- und Änderungsmanagements pflegen und technische Dokumentationen sichern
    • verfahrensspezifische Vorschriften zur Arbeitssicherheit und zum Umweltschutz einhalten

Die für die Zusatzqualifikation vorgesehene Zeit beträgt acht Wochen. Sie wird ausschließlich im Ausbildungsbetrieb vermittelt, kann aber nach regionaler Absprache durch die Berufsschulen unterstützt werden.

Umsetzung der Zusatzqualifikation „Additive Fertigungsverfahren“ im Ausbildungsbetrieb

Die aufgeführten Phasen der Zusatzqualifikation „Additive Fertigungsverfahren“ sowie die damit verbundenen Fertigkeiten, Kenntnisse und Fähigkeiten stellen Rahmenbedingungen dar. Allerdings verzichtet das deutsche Berufsausbildungssystem explizit darauf, die Inhalte zu konkretisieren. Damit soll zum einen der schnellen Veraltung durch neue technologische Entwicklungen entgegengewirkt werden. Zum anderen sollen die Unternehmen ausreichend Freiraum erhalten, um die Inhalte auf ihre Bedarfe anzupassen. Jedes Ausbildungsunternehmen hat damit die Möglichkeit, die gesetzlichen Vorgaben der Ausbildungsordnung auf seine tatsächlichen Gegebenheiten zu adaptieren.

Die Umsetzung dieser Gestaltungsfreiheit ist aber gleichermaßen für manche der Ausbildungsbereiche in den Unternehmen entsprechend schwierig. Denn die sehr allgemeinen Vorgaben sind von den Ausbildungsabteilungen auf ihr Unternehmen zu übersetzen. Welche Arbeitsaufgaben sind für die Auszubildenden zum Erwerb der Zusatzqualifikation angemessen? Welche Technologien sind zu berücksichtigen? An welcher Stelle entsteht durch die Arbeit der Auszubildenden für das Unternehmen ein Mehrwert? Wie ist deren Arbeit mit den jeweiligen Fachbereichen im Unternehmen abzustimmen?

Aus diesem Grund werden wir im Weiteren einige Vorschläge unterbreiten. Dabei folgen wir dem Modell der vollständigen beruflichen Handlung, das sich in folgende Phasen unterteilt:

  • Informieren
  • Planen
  • Entscheiden
  • Durchführen
  • Kontrollieren
  • Bewerten

Zur Umsetzung der zu vermittelnden Fertigkeiten, Kenntnisse und Fähigkeiten sind die gesetzlichen Vorgaben in die betriebliche Praxis zu übersetzen.2

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Für Ausbilder

Vorschläge zur inhaltlichen Gestaltung der Zusatzqualifizierung „Additive Fertigungsverfahren“

Herstellen eines Mitnehmerhebels

Aufgabenstellung

In einem Werk zur Herstellung von Metallverpackungen brach in der Station „Unterboden verschweißen“ ein Mitnehmerhebel ab. Alle Versuche, ein entsprechendes Ersatzteil zu beschaffen, scheiterten, da die Anlage recht alt ist und der Hersteller solche Anlagen bereits seit einigen Jahren nicht mehr anbietet. Also wurde der Instandhaltungsabteilung der Auftrag erteilt, ein entsprechendes Ersatzteil anzufertigen. Diese hat die entsprechenden Fertigungsoptionen zu prüfen und das wirtschaftlichste Verfahren auszuwählen. Anschießend ist der Mitnehmerhebel qualitätsgerecht zu fertigen.

Bitte betrachten Sie die aufgeführte Aufgabenstellung als Beispiel. Es kann recht einfach auf andere Aufgaben angepasst werden. Deshalb soll an dieser Stelle auch auf weitere Umsetzungsmöglichkeiten für die Zusatzqualifikation „Additive Fertigungsverfahren“ verzichtet werden. Andere Anwendungen folgen im Prinzip immer wieder der dargestellten Struktur.

1 Ausbildungsordnung für die industriellen Elektroberufe vom 28.06.2018: www.bibb.de/

2 Bundesinstitut für berufliche Bildung (BIBB) „Ausbildung gestalten: Industrielle Metall- und Elektroberufe“: www.bibb.de/

Autor: Peter Schaffert

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