Zerstörungsfreie Materialprüfung
Berlin, 21.-23. Mai 2001 -Berichtsband 75-CD
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Europa, besser Westeuropa, ist - und das ist eine bekannte, aber wenig anerkannte Tatsache - die Wiege dessen, was wir heute "technische Zivilisation" nennen. Das Abenteuer beginnt Mitte des vergangenen Jahrtausends, dann hat sich die Entwicklung seit Ende des 18. Jahrhunderts rapide beschleunigt. Andere Kulturen haben weit vor unserer einen guten Kenntnisstand in Physik und Mathematik erreicht. Das war besonders in China und Altgriechenland so. Aber sie haben kein Bedürfnis verspürt, diese Kenntnisse auf das tägliche Leben anzuwenden.
Seit HUYGENS, der um 1690 die Erscheinungen der Schwingungen und die Ausbreitung der Wellen studierte, sind diejenigen zahlreich, deren Arbeiten nach und nach die Geburt einer ganzen Technik erlaubten: die Zerstörungsfreie Prüfung durch Ultraschall. Nennen wir als nächste die Physiker Pierre und Jacques CURIE, die beim Studium der "Symmetrie in den physikalischen Erscheinungen" die Piezoelektrizität 1880 entdeckten. 1912, nach dem Schiffbruch der Titanik, regte RICHARDSON an, von den Schiffen Ultraschallwellen auszusenden und deren Echo von einem Hindernis zu untersuchen, um diese schwimmenden Eismassen aufzufinden. Er schlug zu diesem Zweck vor, Unterwasser-Ultraschallpfeifen zu verwenden, indem er ohne Zweifel an die Ultraschallpfeife dachte, die GALTON Ende des 19. Jahrhunderts konstruiert hatte. CHILOWSKY regte 1915 an, eine Vorrichtung zu finden, die fähig wäre, die elektrischen Wechselströme hoher Frequenzen, wie sie bei der drahtlosen Telegrafie benutzt werden, in elastische Schwingungen umzuwandeln. Noch im selben Jahr griff Paul LANGEVIN diese Idee auf und verwirklichte das erste einsatzfähige System zur "Erzeugung und Empfang von Ultraschall zur Auffindung von Unterwasser-Hindernissen". Er nutzte dabei die piezoelektrischen Eigenschaften von Quarz, die die Brüder CURIE 35 Jahre zuvor nachgewiesen hatten. LANGEVIN, ein bemerkenswerter Physiker und einer der seltenen Zeitgenossen EINSTEINS, die die Relativitätstheorie verstanden hatten, und der sich bemühte, sie allgemeinverständlich zu machen, aber weniger juristisch brillant und überaus schlecht beraten war, ließ 1918 seine Erfindung nur für Flüssigkeiten patentieren [1], was FIRESTONE 24 Jahre später ermöglichte, das Verfahren für Festkörper patentieren zu lassen [2].
Wir verdanken die Entwicklung der Ultraschallprüfung in der Stahlindustrie der engen Kooperation im Saarland (wirtschaftlich 1947 bis 1958 an Frankreich angeschlossen) zwischen dem Institut de Recherche de la Sidérurgie Française (IRSID) und seiner Filiale an der Universität Saarbrücken und dem Anstoß von Werner BENTZ, mit dem ich zusammenarbeiten durfte.
Die geschichte der französisch-deutschen Zusammenarbeit in der Ultraschallprüfung zieht sich quer durch die Firmen, die europäischen Forschungsverträge (CECA, BRITE usw.), die Forschungsinstitute wie das IZFP, die BAM und jetzt die europäische Normung. Unsere beiden Länder haben immer auf verwandten Gebieten zusammengearbeitet und haben zu bedeutenden Entwicklungen in der Ultraschallprüfung beigetragen (Piezo-Komposite, Modellierung, Laserultraschall).
Seit den fünfziger Jahren zeugen zahlreiche Veröffentlichungen vom lebhaften Interesse im Hüttenwesen für diese neue für die Qualitätsverbesserung von Halb- und Fertigzeugen vielversprechende Technik [3 bis 14]. In den Überschriften der genannten Veröffentlichungen kann man beobachten, dass der Name des Verfahrens in beiden Sprachen noch nicht feststeht contrôle ultrasonoscopique [3] und ultra-son [9] auf französisch und Überschall [5] auf deutsch. Das zeigt, wie jung der Begriff ist. Die Amerikaner verwendeten übrigens den Begriff supersonic bis 1949 [17].
Dieses gemeinsame Interesse an der neuen Technik bei den wichtigsten Handelspartnern in Westeuropa erklärt sich ohne Zweifel anfangs aus dem Druck der Kunden, die sich selbst der Notwendigkeit gegenüber sehen, immer leistungsfähigere und zuverlässigere Maschinen zu produzieren. Später haben die Abkommen und Fusionen unter den grossen Untemehmensgruppen, besonders in Europa, die Aufgabe übernommen.
Es ist als beachtlich festzustellen, daß die französisch-deutsche Zusammenarbeit auf dem Gebiet der ZfP, besonders der Ultraschallprüfung, sich trotz mehrerer Arten von Schwierigkeiten entwickelt hat :
Zunächst der kulturelle Unterschied: Die deutsche Einstellung bevorzugt eine Gesamtsehweise der Probleme, und die Investitionsmittel werden viel leichter abgestimmt als in Frankreich, wo man mit dem größtmöglichen Ausnutzen der Mittel aller einzelnen Initiativen beginnt, dem berüchtigten "System D". Paradoxerweise, wie wir später sehen werden, ist die erste automatische Blechprüfeinrichtung Ultrasonic zu verdanken und die erste Knüppelprüfeinrichtung IRSID [5] [6] und Sofranel [13] [14]. Im ganzen genommen zieht Deutschland mehr Nutzen aus automatischen Prüfanlagen als Frankreich, wo der Individualismus die Unternehmen treibt, eine Anlage "nach Maß" zu verlangen, als daß ein Standardsystem nur 90 % ihrer Bedürfnisse deckt, was aber offensichtlich viel teurer ist, und die Investition wird um so mehr verzögert. Hinzukommen die teuflischen Wirkungen einer zu sehr auf die Buchhaltung ausgerichteten Verwaltung, die die Eigenentwicklungen mit Bordmitteln begünstigt, deren oft höhere Kosten als die angepaßten Ausrüstungen in der Bilanz weniger sichtbar sind.
Schließlich, wenn in Deutschland die Zusammenarbeit zwischen Universität und Industrie immer wie eine von selbst laufende Sache bestanden hat, hat die französische Universität erst vor einigen Jahren begonnen, sich aus ihrem Kokon auszuwickeln.
Auch ein anderer großer Akteur in der Entwicklung der Ultraschallprüfung neben der Eisenbahn und der Hüttenindustrie hat nicht geschlafen: die französische Marine. Sie war Anfang der sechziger Jahre eine der wenigen Organisationen, die sich für ein spezielles Schweißnahtprüfgerät interessierten, das die Ergebnisse als direktes B-Bild zeigte dank des Einsatzes eines motorisierten schwenkbaren Winkelprüfkopfes, auf dessen Bewegungen der Bildschirm synchronisiert war.
Später übernahm die Kernindustrie diese Zusammenarbeit besonders mit den Sicherheitsbehörden beider Länder, KSR und IPSN, und zahlreichen Industriellen und Forschungseinrichtungen: BAM, IZFP und KWU auf der einen Seite, CEA, EDF und Framatome auf der anderen. Auf dem Gebiet der Ultraschallprüfung bezog sich die Zusammenarbeit besonders auf:
Bewusst haben wir uns auf die markantesten Ereignisse vom Ende des zweiten Weltkrieges bis 1985 beschränkt. Spätere Ereignisse wurden als zu gegenwertig angensehen.
- Bis dahin war Panametrics auf Prüfköpfe spezialisiert, besonders auf breitbandige, und auf Prezisionsdickenmesser, die mit sehr stark gedämpften Monoelementköpfen arbeiteten. -
Als Generalprobe wird das Epoch 2002 im 16. Oktober 1984 bei der Europäischen ZfP-Tagung in Florenz vorgestellt [15]. Die Schlacht um die Digitalisierung hat begonnen. Sehr schnell zeigt das Epoch die ungeheuren Möglichkeiten dieser Technik zur Prüfung von Verbundwerkstoffen [16]. Heute begreift man nicht mehr, daß ein Gerät diese Technik nicht zu Hilfe nimmt; diejenigen, die damals daran glaubten, konnte man an den Fingern einer Hand abzählen. So kam es, daß das Epoch 2002 zwei Jahre ohne Konkurrent auf dem Markt blieb, bis Krautkrämer das USD 10 herausbrachte, das paradoxerweise den Aufschwung dieser Technik verzögerte. Die beiden Geräte waren indessen gründlich verschieden. Als Gerät für den Praktiker begünstigte das Epoch den direkten Zugriff zu den Einstellungen : eine Taste für eine Grundfunktion, während das USD als Gerät für den Informatiker auf der Verwendung von Menüs und Untermenüs basierte, um auf seine unterschiedlichen Funktionen zuzugreifen, deren Name in einer Ecke des Bildschirms erschien. Epoch und USD trafen sich jedenfalls in dem Einbau einer Kathodenstrahlröhre mit elektromagnetischer Auslenkung, um bei gleichbleibender Bildschirmgröße die Gerätetiefe vermindern zu können.
Das Widersprüchlichste aber war zweifellos die Reaktion der Anwender die die Ultraschlltechnik verschmähten, indem sie ihr vorwarfen, dass Archivierung und Bewertung hinterher nicht möglich war. Sie waren oft bei den Letzten, die die numerischen Geräte annahmen und taten das sehr häufig widerwillig. Verstehe das, wer will !
Dank der Möglichkeiten zur Archivierung und Dokumentation der Ergebnisse, die sie in die Ultraschallprüfung eingebracht haben, die dessen weitgehend ermangelte, haben die numerischen Verfahren dem Anwender vorteilhaft erlaubt die ionisierende Strahlung bei zahlreichen Anwendungen zu ersetzen, der Kosten und der Sicherheit wegen.
Die Federführer von Ausschüssen sehen sich gegenwärtig einer großen Schwierigkeit gegenüber, dem häufigen Fernbleiben. Ist es Desinteresse der neuen Generationen an diesen oft undankbaren Aufgaben, deren Bedeutung und Tragweite nicht immer leicht zu ermessen sind ?
Diese Erklärung erscheint ein Wenig kurz, und die Wirklichkeit scheint wo anders zu finden zu sein. In der Tat, es könnte gut sein, daß die zu schnelle Öffnung der Grenzen, die wir in den letzten Jahren zwischen den Ländern erlebt haben, selbst zwischen Weltgebieten, die nicht wirtschaftlich angeglichen waren, die Unternehmen der Europäischen Union verpflichtet hätte, schnell und um jeden Preis ihre Produktionskosten zu reduzieren, insbesondere durch bedeutende Verkleinerungen der Belegschaft und die Auslagerung eines mehr oder weniger bedeutenden Teils ihrer Tätigkeit. Jede nicht direkt rentable Tätigkeit wurde aufgegeben. Da braucht man sich also nicht über die heutige Lage zu wundern.
Trotz der 1973 durch die Übernahme von Krautkrämer durch eine amerikanische Gruppe eingeleitete Globalisierung der Ultraschallprüfung ist die Zusammenarbeit zwischen Frankreich und Deutschland sehr stark geblieben, wovon unter anderem der Erfolg der deutsch-französischen ZfP-Tagungen zeugt, die 1995 initiiert wurden durch WÜSTENBERG, PONS, LEVY und vor allem durch den früheren Geschäftsführer der DGZfP, Wolfgang BOCK, der mit WÜSTENBERG eine bemerkenswerte Kenntnis der französischen Sprache teilt. Dies hat weitgehend den Austausch zwischen den beiden Ländern erleichtert. Aber das Umkrempeln in Politik und Wirtschaft im letzten Jahrzehnt hat gleichfalls eine historische Spaltung wieder auftauchen lassen zwischen Deutschland, das zu allen Zeiten von den Weiten im Osten seines Gebietes angezogen wurde, und Frankreich, der maritimen Nation, das offener nach Westen und Süden war.
Wird die beispielhafte Zusammenarbeit des vergangenen halben Jahrhunderts zwischen unseren beiden Ländern schließlich diesem Hin- und Hergerissensein widerstehen ?
Ihrerseits hat die ZfP unmerklich ihre Rolle gewechselt. Zu ihrem Beginn hatte sie im Wesentlichen die Aufgabe, die "Spreu vom Weizen zu trennen". Nach der Entwicklung und der besseren Beherrschung der Herstellungsverfahren, die zu einer spektakulären echten Verbesserung der Produkte geführt haben (z.B. Ersetzen des klassischen Gusses durch den Strangguß), tendiert ihre Rolle jetzt dazu, Abweichungen während der Herstellung zu überwachen, da zum Glück für die Zukunft unseres Berufes die Erfahrung zeigt, "daß jeder Prozeß natürlicherweise der Unordnung zustrebt", und den Verschleiß von Werkstücken im Betrieb zu messen. Das setzt voraus, einen "Nullpunkt" auf einem neuen Stück festlegen zu können und mit genügender Genauigkeit einen Fehler zu bewerten, um im Stande zu sein, die Entwicklung zu verfolgen.
Zweifellos der europäische Rahmen. Seit 1995, als beim Deutsch-Französischen Seminar in Metz der Grundstein der zukünftigen Organisation gelegt war, dann im September 1997 bei der Tagung von COFREND in Nantes, predigten die Vorsitzenden Robert REISSE und Dierk SCHNITGER die Umwandlung des Europäisches Komitee für ZfP, einer 1978 gegründeten De-facto-Vereinigung ohne legalen Status, also ohne Macht, in die Europäische Föderation für ZfP. Der Gedanke war, sich zu organisieren, um ein Gegengewicht gegen den Imperialismus der ASNT zu bilden, die, wie jeder weiß, Mitgliedersektionen in aller Welt eingerichtet hat, so auch in Europa. Deshalb sollte die EFNDT als erste Aufgabe die Tätigkeiten der Vereinigungen der einzelnen Länder rationalisieren und koordinieren, die ihre ganze Bedeutung dabei behalten sollen.
Die EFNDT kam 1998 in Kopenhagen zur Welt unter dem Anstoß dieser beiden Personen, mit SCHNITGER als erstem Präsidenten. Nach dem vorzeitigen Hinscheiden von SCHNITGER wurde das Interim von Bjarne LARSEN von der dänischen ZfP-Gesellschaft wahrgenommen. Gewählt im Oktober 2000 in Rom folgte der Franzose Roger ROCHE auf diesem Posten, der den Vorsitz der Arbeitsgruppe für die Angleichung der Zertifikationsverfahren beibehielt bis zur Schaffung Exekutivausschusses für Zertifikation mit der Leitung des Europäischen Zertifikationsprozesses (ECP).
Die unterschiedliche Art, wie man auf beiden Seiten des Atlantiks Probleme angeht, kann zu fruchtbaren Überlegungen führen. Nehmen wir z.B. die Zertifikation: Die ASNT läßt noch die Zertifikation durch den Arbeitgeber zu, was uns oft über das amerikanische System herziehen läßt. Wenn man aber hinzufügt, daß der fragliche Arbeitgeber schließlich verantwortlich für die von ihm ausgestellten Zertifikate ist, mit allem, was darunter in Amerika verstanden wird, kann man schon besser die geringe Vorliebe verstehen, die das System erweckt, besonders in einem Land in dem man "verantwortlich aber nicht schuldig" sein kann, um eine traurig berühmte Formel anzuwenden.
Zum Schluss, möchte ich an die schon von Otto VAUPEL in diesem Sinne entfalteten Bemühungen erinnern, an den Geschäftsführer (seit 1952) und Vorstandsmitglied (1966 bis 1970) der DGZfP, dessen Vertrautheit und Freundschaft ich mich beehre genossen zu haben, Bemühungen um einen Dialog mit seinen damaligen französischen Gleichrangigen zu begründen. Oh Widersprüchlichkeit des Ultraschalls, seine Bemühungen im 1968 blieben ohne Echos !
Die Beständigkeit der deutsch-französischen Zusammenarbeit scheint heute gesichert.| Herausgeber: DGfZP, Programmierung: NDT.net | START |
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