DGZfP-JAHRESTAGUNG 2002

ZfP in Anwendung, Entwicklung und Forschung

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Vom "Bild-Atlas" zur modernen ZfP

Prof. Dr.-Ing. Volker Deutsch
Kontakt: V. Deutsch

Erwähnt man heute den Namen Vaupel, so fällt jüngeren Fachkollegen vor allem ein, dass es einen nach diesem offenbar verdienten ZfP-Vorkämpfer benannten Vortrag gibt, der stets am Ende der DGZfP-Jahrestagung gehalten wird und der so gestaltet sein muss, dass er die inzwischen von Festabend und weiteren ähnlichen Strapazen ermüdeten Tagungsteilnehmer von vorzeitigem Abreisen abhalten kann. Dieser Anspruch besteht im Jahr 2002 genauso wie in den Vorjahren. Ich bin mir dieser schweren Verpflichtung durchaus bewusst.

Wenn Fachkollegen meiner Altersgruppe auf Vaupel angesprochen werden, gibt es glänzende Augen und sofort fällt der Ehrentitel: "Onkel Otto". Dann folgen meist lustige Geschichten über unerwartete Prüf-Erfolge, verlorene Isotope und unzulänglichen Strahlenschutz. Ernsthafter wird - ebenfalls von Oldtimern - über Vaupel- Kurse, z.B. denen von 1958 in Berlin oder 1960 in Hannover berichtet. Dabei spürt man immer noch die Erleichterung darüber, dass "Onkel Otto" bei der Prüfung freundlicherweise kaum einen hat durchfallen lassen, obgleich sein universelles ZfP- Wissen von keinem seiner Schüler auch nur entfernt beherrscht wurde.

Ich höre so etwas immer noch gern, aber unsere jungen Freunde lachen wohl nur noch aus Höflichkeit. Die schönsten Schmunzel-Geschichten haben sie so oft anhören oder lesen müssen, dass sie ihnen zum Halse raushängen.

Können wir also Vaupel getrost vergessen und den Schlussvortrag von jetzt ab stets dem amtierenden Vorsitzenden widmen? Völker-Vortrag hört sich ja auch nicht schlecht an. Schade nur, dass keine Siebel-, Pfender-, Martin-, Krächter-, Matting-, Hauk-, Kopineck-, Mundry-, Egelkraut- und Schnitger-Vorträge gehalten worden sind. Ja, so viele "große Vorsitzende" hat es seit Kriegsende tatsächlich gegeben! Will man nun aber bei Vaupel bleiben, dann muss man dem nachspüren, was Vaupel uns auch heute noch fachlich zu sagen hat.

Zur Klärung dieser Frage bin ich in unser Firmenarchiv gestiegen und habe nach Vaupels schriftlicher Hinterlassenschaft gesucht. Es war nicht schwer, fündig zu werden: Die drei Bände seines "Bild-Atlas für die zerstörungsfreie Materialprüfung" sind unübersehbar. Das sind aber keine Bücher, sondern Kassetten. Sie enthalten ein dünnes Heft mit dem Geleitwort des im Herausgebungsjahr 1954 amtierenden Vorsitzenden der "Gesellschaft zur Förderung zerstörungsfreier Prüfverfahren", Max Pfender, und den Grundlagen der numerischen "ZfP-Klassifizierung", sowie zwei Stapel loser Blätter, einen mit photographischen Dokumentationen und einen - jetzt schon ziemlich vergilbten - mit den zugehörigen Erläuterungen. Meine Vermutung, dass so etwas schon nach kurzem Gebrauch zu heillosem Durcheinander führen muss, liegt begründet in den misslichen Erfahrungen mit dem Inhalt der zwar gehefteten, aber eben auch Lose-Blatt-Sammlung von E.A.W. Müller's Handbuch. Sie erwies sich im Fall des "Atlas" aber als falsch. Die noch vorhandene perfekte Ordnung ließ gut erkennen, dass die Lieferung in zwei Schüben erfolgt sein musste. Die zweite enthielt nicht nur Ergänzungen, sondern auch Überarbeitungen von Teilen der Erstlieferung. Aber auch die nun überflüssigen waren noch da.

Ich habe die Anweisung der 2. Lieferung: "die der 1. sogleich zu vernichten", nach 57 Jahren erfüllt. Niemand hatte sich vorher die Mühe gemacht, das fertige Werk richtig zu ordnen. Noch schlimmer: Offenbar hatte überhaupt niemand dieses Werk je benutzt. Ich habe dann Manfred Vogt gefragt, der 35 Jahre lang unser anwendungstechnisches Labor geleitet und die Fachbibliothek betreut hat: Er hat auch nie von Vaupels Atlas Gebrauch gemacht. Einfache Erklärung: Es gibt kein Register und damit keine schnelle Hilfe bei dringenden Problemen.

Nun sagt man zwar von Ruheständlern, sie hätten nie Zeit; ich habe das aber schon damals nicht geglaubt, als ich noch voll im Stress war. Und tatsächlich: Nun konnte ich mir die Zeit nehmen, mich gründlich mit Vaupels Werks zu befassen.

Ich will mein Endurteil vorab so zusammenfassen: Vaupels Atlas ist auch heute noch lesenswert, zeigt aber auch, dass sich die Sicht auf die ZfP gründlich gewandelt hat.

Vaupels Werk beschreibt den Stand der ZfP, insbesondere den Stand der Gerätetechnik zu Beginn der 50er Jahre hervorragend. Von den 200 Beispielen gehören 3 zur Eindringprüfung, 47 zu magnetischen Verfahren, der Großteil zur MP. 5 beschreiben die frühe Wirbelstrom-Prüfung und eines die magnetostatische Schichtdickenmessung. Immerhin 44 Bildkarten sind der gerade erst entstehenden Ultraschall-Prüfung gewidmet. Die beiden Karten zur Funkenprüfung erscheinen wie Exoten, erinnern aber daran, dass die spektroskopische Verwechslungsprüfung durchaus zur ZfP gehört.

Fig 1: Vaupels 3-bändiger Bildatlas von 1954.

Der überwiegende Anteil der Prüfbeispiele beschreibt der Zeit entsprechend die Durchstrahlungsprüfung. Für mich erstaunlich ist der geringe Anteil der reinen Theorie. In den meisten Beispielen steht die prüftechnische Anwendung im Vordergrund - ein wichtiger Hinweis auf die der Reichsröntgenstelle zugemessenen Aufgabe.

Aus Pfenders Vorwort geht hervor, dass es schon vor dem Krieg einen "Atlas der zerstörungsfreien Prüfverfahren" von Rudolf Berthold gegeben hat. Daraus wurden 56 Bilder von Vaupel überarbeitet in den neuen Atlas übernommen. In über 70 Beispielen ist Vaupel als alleiniger Autor angegeben. Berthold hat Vaupel also die Weiterführung seiner Idee so vollständig überlassen, dass dieser das alleinige Autorenrecht für den neuen Atlas für sich in Anspruch nehmen konnte.

Ein Teil der Bilder ist dem früheren " Atlas der zerstörungsfreien prüfverfahren" von R. Berthold entnommen. Dem Autor und dem Verlag Johann Ambrosius Barth, München, dankt die Gesellschaft zur Förderung Zerstörungsfreir Prüfvefahren für Die dafür erteillte Genehmigung. Gedankt sei Such allen Mitarbeitren, die Durch ihre beitange mitgeholfen habe.

Auszug aus dem Vorwort von Max Pfender mit Hinweis auf den älteren "Atlas" von Rudolf Berthold

Fig 2: Röntgengeräte der Firmen Richard Seifert und C.H.F. Müller, beide ansässig in Hamburg

In den Bildbeispielen tauchen viele prominente und auch heute noch wohlbekannte Namen auf. Zuallererst Richard Seifert als Hersteller von Röntgen-Geräten, jedoch fehlt nie der Hinweis auf seinen Hamburger Konkurrenten C.H.F. Müller. Den gab es allerdings als Person schon lange nicht mehr, er war schon 1912 verstorben. Seine Firma führte den offenbar berühmten Namen weiter, obwohl sie zum Philips-Konzern gehörte.

Auch die weitere nationale und internationale Konkurrenz wird genannt und in Beispielen vorgestellt: AEG, Siemens, High Voltage, General Electric, Allis-Chalmers.

Fig 3: Das erfolgreichste Prüfgerät aus dem Institut Dr. Förster: Magnatest Q.

Friedrich Försters Geräte sind vielfach vertreten mit Bildkarten, die sein Mitarbeiter Breitfeld zusammen gestellt hat.

Fig 4: Die 4 frühen deutschen Ultraschallgeräte.

Das Ultraschallgerät der Brüder Krautkrämer wird zusammen mit den der drei deutschen Konkurrenten gezeigt: Siemens, Lehfeldt und Karl Deutsch.

Lustig ist für mich, dass der Sitz der Fa. KARL DEUTSCH mit "Elberfeld" angegeben ist.

Dort war Vaupel 1902 geboren worden, vor jetzt fast genau 100 Jahren. Obgleich er - der Träger eines im "Bergischen" häufigen Namens - dort nicht lange gelebt hat, weigerte er sich hartnäckig zur Kenntnis zu nehmen, dass seine Heimatstadt 1929 ein Stadtteil von Wuppertal geworden war.

Auch die deutschen Altmeister und Vorkämpfer der Ultraschallprüfung kommen vor: Adolf Trost mit seiner berühmten "Zange" und Raimar Pohlmann mit seinem "Schallsichtgerät".

Manche bekannte Namen erscheinen zusammen mit Entwicklungen, mit denen man sie nicht in Verbindung gebracht hätte: E.A.W. Müller wird als Erfinder eines Testkörpers für die Durchstrahlungsprüfung genannt. Sein "Bazillen- test" hat sich aber gegen die Drahtstege offenbar nicht durchgesetzt.

Fig 5:

Dass Wilhelm Tiede ein Röntgen- Durchleuchtungsgerät für Lagerschalen gebaut hat, weiß wohl auch keiner mehr.

Fig 6:

Allerdings kommt auch ein frühes MP-Rissprüfgerät von ihm vor. Es gab aber einen älteren Konkurrenten: Ernst Heubach.

Fig 7: Dieses von Vaupel zur Veröffentlichung ausgewählte Magnetpulver-Rissprüfgerät stammt von Ernst Heubach, Berlin. Es entspricht ganz der Konstruktion der amerikanischen Firma Magnaflux. Heubach hat jedoch viel mehr Jochgeräte gebaut nach dem Vorbild der italienischen Firma Giraudi.

Auch einige weitere Namen sind mir noch geläufig: Wolfgang Kolb, dessen Stuttgarter Firma von seinem Sohn geleitet wird und auch heute noch DGZfP-Mitglied ist. H. Beuse, Laborleiter bei VW in Wolfsburg, der eine Plattenwellen-Ultraschallanlage für Karosseriebleche erstellen ließ; Fred Michalski von den nicht mehr existierenden Stahlwerken Röchling. Aber wer hat je von Voigt (mit oi), Emschermann, Schräpler oder Säuferer gehört? Auch in Richter's Chronik habe ich keinen gefunden.

Fig 8: Beispiel einer Referenzkarte aus dem IIW-Schweißnahtatlas.

Fig 10:

Breiten Raum nehmen Durchstrahlungsaufnahmen von Schweißnähten mit unterschiedlichen Fehlern ein. Der darin gegebene Hinweis auf Ergebnisse von Dauerfestigkeitsversuchen lässt den Wunsch nach Festlegung von Zulässigkeitsgrenzen erkennen. Und das macht schlagartig deutlich, dass dieser Atlas als früher Vorgänger der Sammlung von Referenzkarten gelten kann, den das International Institut of Welding (IIW) in jahrzehntelanger Zusammenarbeit vieler Fachgremien geschaffen hat. Dieser umfangreiche Katalog liegt heute als ISO/EN/DIN 5817 der neuzeitlichen Klassifizierung von Schweißverbindungen verbindlich zu Grunde.

Vaupels Atlas beschreibt auch Verfahrensgrenzen, vor allem bei der Durchstrahlungsprüfung: Dass Dopplungen damit nicht auffindbar sind, hatte ja in der Reichsröntgenstelle die Entwicklung der Trost'schen Ultraschallzange ausgelöst.

Fig 9: Fig 11: Durch Ultraschallprüfung aufgefundene Fehler in einem Stahlguss-Ring.

Ein weiteres Beispiel: Mit Hilfe eines pfiffigen Versuchskörpers wird die Grenze der Nachweisbarkeit schräg zur Blechoberfläche liegender Risse deutlich gemacht. Das Fazit - selbst klaffende Risse lassen sich bei Schräglagen über 20° nicht mehr im Film identifizieren - freut den Ultraschaller.

Die Beschreibung weist auf die Möglichkeit von Stereo- Aufnahmen hin und nicht auf Ultraschall, obgleich genau dazu eine Bildkarte vorhanden ist, allerdings erst im Band III.

Im Fehlen von Querverweisen ist sicher ein grundsätzlicher Mangel des Atlas zu sehen.

Allerdings gibt es auch Verfahrensvergleiche, z.B. Vergleich der Detailerkennbarkeit bei Röntgen- und Gamma-Filmaufnahmen; auch zwischen Betatron-Befund und Ultraschall-Anzeigen.

Aus vielen Bildern spricht der Stolz darauf, dass es gelungen ist, rechtzeitig Fehler festzustellen und damit das Zusammenbrechen eines wichtigen Bauwerks zu verhindern. Dass dazu dann auch neue Verfahren und nicht nur die klassische Röntgenprüfung taugen, wird ebenfalls belegt.

Auf das hier gezeigte Beispiel wie auf manches andere passt der bedauernde Ausspruch meines Vaters Karl Deutsch: "So schöne Fehler wie früher gibt es gar nicht mehr". Die Ära der "schönen Fehler" war schon in den 60er Jahren zu Ende gegangen. Dazu kann gar nicht deutlich genug festgestellt werden: Zu dieser erfreulichen Entwicklung hat die frühe ZfP entscheidend beigetragen. Das rechtzeitige Auffinden von Fehlern hat nicht nur vielen Schadensfällen vorgebeugt, es hat ebenfalls dazu geführt, dass neue Produkte so gefertigt wurden, dass sie keine Fehlstellen mehr aufweisen - oder nur noch solche, die unter betrieblicher Belastung nicht wachsen und daher belassen werden können. Von Bruchmechanik war damals zwar noch keine Rede, aber niemand soll behaupten, dass die Altväter von quantitativem Fehlervergleich noch nichts wussten. Die Drahterkennbarkeit galt noch als Vergleichsmaß zur nachweisbaren Fehlergröße und wurde ausführlich beschrieben.

Fig 12: Auszug aus einem Pflichtenheft mit unerfüllbaren Forderungen an die Fehlererkennbarkeit.

Erstaunlich ist auch, wer und was nicht vorkommt: Martin und Werner's frühe Arbeiten bei der Bundesbahn sind nicht dokumentiert. Dabei haben enge persönliche Beziehungen bestanden. Martin wechselte ja später vom DB-Zentralamt zur BAM. Er hat aber wohl keine Unterlagen zur Verfügung gestellt. Auch die Ergebnisse früher Arbeiten des VDEh kommen nicht vor und damit auch nicht die sich damals bereits abzeichnenden Bestrebungen zur Reglementierung und Vereinheitlichung der Ultraschallprüfung.

Einer wichtigen Erkenntnis der heutigen ZfP hätte Vaupel wohl widersprochen: dem Misstrauen gegenüber dem die ZfP ausführenden Menschen. Sicher: Schulung war dringend notwendig. Dem widmete Vaupel ja auch einen Großteil seines Lebens. Aber dass einer der von ihm ausgebildeten Prüfer einer automatischen Prüfanlage unterlegen sein könnte, dem hätte er wohl nicht zugestimmt. Der Erfahrung des sorgfältigen und pflichtbewussten Prüfers maß Vaupel eine enorme Bedeutung zu. Und genau dazu sollten ja seine im Atlas zusammengestellten Beispiele Hilfestellung leisten.

Dann hätte dieses Werk aber fortgesetzt werden müssen. Es war erkennbar auf Zuwachs ausgelegt - zwischen den einzelnen Bildtafeln gibt es viele Lücken in der Nummerierung. Es kann auch nicht Überlastung mit anderen Aufgaben oder gar Resignation gewesen sein, was Vaupel von einer Fortführung des Atlas' abgehalten hat. Er war ja noch 20 Jahre aktiv, konnte sich von vielen zuarbeiten lassen und hatte Mitarbeiter in BAM und DGZfP. Möglicherweise hat ihn die Kenntnis des Entstehens der IIW-Beispielsammlung und von E.A.W. Müller's "Handbuch" von überflüssiger Doppelarbeit abgehalten. Ich halte es aber für wahrscheinlicher, dass er erkannte, dass ein wichtiger Wendepunkt in der ZfP eingetreten war: Wir suchen eben heute keine "Fehler" mehr.

Unser Aufgabenstellung lautet:
Durch reproduzierbare Prüftechnik ist sicher zu stellen,
dass die zur Verwendung frei gegebenen Bauteile keine Anzeigen
oberhalb der in Prüfvorschriften angegebenen Größe aufweisen.

Wir kontrollieren heute die Einhaltung der notwendigen Produktqualität. Dazu ist aber die Gleichmäßigkeit und Reproduzierbarkeit der Prüftechnik weit wichtiger als die Grenzen der Fehlererkennbarkeit.

Damit wird uns ZfP-Fachleuten die nun scheinbar ganz einfache Kontrolle der Produktqualität aus den Händen genommen. Niemand interessiert sich dafür, wie genau sich unzulässige Befunde definieren lassen, wie deutlich sich diese von zu belassenden unterscheiden und mit welcher Toleranz die Prüfaussagen zwangsläufig oder in der Praxis unvermeidbar behaftet sind.

Im Zeitalter der publikumswirksam geforderten "Null-Fehler-Produktion" kommen nun Forderungen auf uns zu, die nicht zu erfüllen sind. Ein Automobilwerk fordert z.B. von der MP-Rissprüfung - ohne Widerspruch zuzulassen - "alle Risse müssen erkannt werden" und - noch schlimmer - "der Scheinausschuss darf nicht höher als 0,5 % sein."

Fig 13: Fragwürdige Produktqualität stellt Prüfbarkeit in Frage.

Diese Forderungen sind nur dann zu erfüllen, wenn es überhaupt keine rissigen Teile gibt. Dann ist aber auch eine ZfP nicht notwendig bzw. stellt eine reine Alibi- Handlung dar.

Der sachliche Hinweis, dass selbst dann, wenn eine eindeutige Definition des Begriffs "Riss" vorläge, eine solche Prüfvorschrift nicht erfüllbar wäre, ist in aller Regel mit dem Ersteller dieser Vorschrift nicht zu diskutieren. Das hat rein juristische Gründe im Umfeld der heutigen "Produzenten-Haftung". Schlimmer noch: Es gibt keinen technischen Ansprechpartner bei so einem Kunden, der sich einer technischen Diskussion stellen könnte oder dürfte.

Selbst der mit Forschungsergebnissen belegte Hinweis darauf, dass eine automatisierte MP höhere Prüfempfindlichkeit und vor allem bessere Reproduzierbarkeit ergibt als die immer noch übliche MP mit menschlicher Auswertung, hilft nicht zur Einführung der moderneren, besseren Technik. Nur weil auch die neue Technik die Wunschträume der Haftungsjuristen nicht voll erfüllen kann, bleibt man weiterhin bei der nachweisbar schlechteren alten Prüfmethode.

Dass Wunschträume nicht unbedingt juristisch begründet sein müssen, zeigt ein Beispiel aus der Ultraschallpraxis. In seiner Anfrage nach einer Knüppelprüfanlage beschreibt ein im übrigen renommiertes Stahlwerk seine Produkte als "annähernd quadratisches Halbzeug mit runden Kanten" und fügt in schöner Offenheit Photos aus dem Lager bei. Die Anfrage fordert ungeniert eine 100 %-Prüfung des gesamten Querschnitts auf Fehler mit 0.8 mm Kreisscheibe. Die Prüfgeschwindigkeit wird zusätzlich auf 1 m/sec. festgelegt.

Genau an diesem Punkt der Debatte lohnt es sich, an Vaupel zu denken: Er hätte mit der Reichsröntgenstelle im Rücken derart unsinnige und/oder nicht erfüllbare Forderungen an die ZfP außer Kraft setzen und durch ausführbare ersetzen können. Ich meine, genau diese Kompetenz muss sich die DGZfP heute wiederum sichern.

Leider können die bestehenden Prüf- und Forschungsinstitute diese wichtige Aufgabe nicht mehr erfüllen. Sie sind heute gezwungen, selbst Geräte und Anlagen nicht nur zu entwickeln sondern auch zu vermarkten. Sie sind daher zu Konkurrenten der Geräte-Hersteller geworden und können im Konkurrenz-Vergleich keine objektive Rolle als Schiedsrichter spielen.

Daher muss das die DGZfP selbst übernehmen. Sie kann sich nicht nur auf die Summe der Sachkenntnis ihrer Mitglieder berufen, auch auf ihre erfahrenen Dozenten und insbesondere auf die vorhandenen Fachausschüsse. Darin sind die sachverständigen Kräfte vereinigt, die in Normen und Prüfvorschriften auch Verfahrensgrenzen zu beschreiben und zu beurteilen haben.

Ich meine, nur so können wir die ZfP vor dem Schicksal der Kerntechnik bewahren. Deren bedauerliche Entwicklung ist eindeutig damit zu erklären, dass unrealistische technische Aussagen das allgemein herrschende Wunschdenken bedient haben. Die Leugnung des "Restrisikos" hat Illusionen geschürt. Deren Zerplatzen hat die gesamte Kerntechnik diskriminiert.

Fig 14: Prof. Dr. phil. Otto Vaupel
9.3.1902 - 14.2.1993
Lehrer und Leitbild der deutschen ZfP nach dem 2. Weltkrieg.

So etwas sollte sich in der ZfP nicht wiederholen. Die DGZfP und ihre Mitglieder sind gefordert, aufklärend und technisch klarstellend zu handeln.

Ich bin sicher, Otto Vaupel würde das heute genau so sehen!

STARTHerausgeber: DGfZPProgrammierung: NDT.net