Technik – berufsbezogene Fachrichtung (gymnasiale Oberstufe Saarland)
Die Fachrichtung Technik prüft im Saarland die Fähigkeit, technische Systeme zu analysieren, zu berechnen, zu dimensionieren und nachvollziehbar zu dokumentieren. Erwartet werden sichere Grundlagen in Technischer Mechanik, Elektrotechnik, Steuerungstechnik sowie Werkstoff- und Fertigungskunde – stets angewendet auf einen konkreten technischen Kontext, nicht als isoliertes Formelwissen.
Prüfungsrelevante Kernbereiche
- Technische Mechanik: Statik starrer Körper, Gleichgewichtsbedingungen, Auflagerreaktionen, Schnittgrößen, Spannungsnachweis und Sicherheitszahl.
- Elektrotechnik/Elektronik: Gleichstromkreise, ohmsches Gesetz, Reihen- und Parallelschaltung, Leistung, Wirkungsgrad, einfache Sensor- und Aktorschaltungen.
- Steuerungstechnik: Signalfluss, logische Verknüpfungen, Schaltplan und Funktionsplan, Ablaufbeschreibungen.
- Konstruktion/Fertigung: Werkstoffauswahl, Toleranzen, technische Zeichnung, Fertigungsverfahren und wirtschaftliche Bewertung.
- Dokumentation: Rechenweg, Freikörperbild, Einheiten, Ergebnisinterpretation und Bewertung der technischen Lösung.
Fachliche Kernregeln
- Gleichgewicht: ΣF = 0 und ΣM = 0; Lager werden entsprechend ihrer realen Funktion idealisiert.
- Spannung: σ = F/A; Nachweis über σ_zul = R_e/S bzw. σ_vorh ≤ σ_zul.
- Gleichstrom: U = R·I, P = U·I; Reihenschaltung R_ges = ΣR, Parallelschaltung 1/R_ges = Σ1/R.
- Wirkungsgrad: η = P_ab/P_zu; Verluste werden nur dort berücksichtigt, wo sie im System tatsächlich auftreten.
- Steuerungstechnik: Sensor → Steuerung → Aktor; Schaltplan und Funktionsplan müssen dieselbe Logik abbilden.
- Konsequent in SI-Einheiten rechnen, Zwischenergebnisse nicht vorschnell runden und jedes Ergebnis mit Einheit angeben.
Rechenbeispiel: Einfeldträger
Ein Einfeldträger der Länge l = 4,0 m trägt in Feldmitte eine Einzellast F = 12 kN. Lager A ist Festlager, Lager B Loslager. Gesucht sind die Auflagerkräfte und das maximale Biegemoment.
- Freikörperbild: A liefert zwei Reaktionen (A_x, A_y), B nur die Normalkraft B_y senkrecht zur Auflagerebene.
- Gleichgewicht: Aus Symmetrie und ΣF_y = 0 folgt A_y = B_y = 6 kN; Kontrolle: 6 kN + 6 kN − 12 kN = 0.
- Moment: Das maximale Biegemoment liegt unter der Last: M_max = F·l/4 = 12 kN · 4,0 m / 4 = 12 kNm.
- Dokumentation: A_y = 6 kN, B_y = 6 kN, M_max = 12 kNm; Einheit kNm, nicht kN/m.
Typische Fallen
- Loslager nur mit einer Reaktionskraft ansetzen; Festlager mit zwei.
- Millimeter und Meter oder Newton und Kilonewton unkontrolliert mischen.
- Bei der Parallelschaltung den Kehrwert der Summe vergessen.
- Vorzeichen und Momentenrichtung im Schnittbild nicht festlegen.
- Steuerungstechnik: Schaltplan und Funktionsplan werden verwechselt oder Signale werden mit Potenzialen gleichgesetzt.
- Ergebnis ohne Bewertung abgeben, obwohl die Aufgabe eine technische Beurteilung verlangt.