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Fachübungen 5 – Bauteile zerstörungsfrei auf Oberflächenfehler prüfen - Werkstoffprüfer

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Einleitung

Du lernst im 1. Ausbildungsjahr der Werkstoffprüfung (Lernfeld 5, KMK-Zeitrichtwert 40 Unterrichtsstunden), wie Oberflächenunregelmäßigkeiten an Bauteilen erkannt, Prüfverfahren ausgewählt, Prüfbefunde dokumentiert und Ergebnisse kritisch beurteilt werden. Im Mittelpunkt stehen die direkte und indirekte Sichtprüfung (VT), die Eindringprüfung (PT) und die Magnetpulverprüfung (MT). Du bearbeitest anschauliche, ausschließlich erfundene Aufträge auf drei Anforderungsniveaus, prüfst Berechnungen und formulierst ein vollständiges Muster-Prüfprotokoll.

Berufliche Einordnung: Die nach dem derzeit veröffentlichten Rechtsstand seit dem 1. August 2013 geltende, 2014 geänderte Ausbildungsordnung sieht 3,5 Jahre und die Fachrichtungen Metalltechnik, Kunststofftechnik, Wärmebehandlungstechnik und Systemtechnik vor. Lernfeld 5 gehört zu den gemeinsamen Grundlagen; spätere Abschlussprüfungsteile unterscheiden sich je Fachrichtung. Prüfungszeiten, Gewichtungen oder angebliche Originalaufgaben sind nicht Bestandteil dieses Kurses. Maßgeblich sind die jeweils aktuellen Rechtsgrundlagen und die konkreten Vorgaben der Ausbildungsstelle. Orientierung: Berufsportal Ausbildung – Werkstoffprüfer, Werkstoffprüfung, Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung.

Sicherheit und Geltungsbereich: Alle Falldaten, Grenzwerte, Kennzeichen, Bauteile und Prüfergebnisse sind synthetische Unterrichtsdaten. Eine Auswertung hier ist keine reale Prüf-, Produkt- oder Maschinenfreigabe. Prüfmittel mit Gefahrstoffen, UV-Strahlern, Magnetisierungsstrom, elektrischen Geräten oder Maschinen dürfen nur nach Gefährdungsbeurteilung, Betriebsanweisung und unter Anleitung qualifizierter Fachpersonen eingesetzt werden. Verwende im Selbststudium ausschließlich Beschreibungen, bereitgestellte Aufnahmen und Simulationen.

Lernweg: 1. Prüfauftrag und Fehlerbild verstehen; 2. Verfahren vergleichen; 3. Anzeigen bewerten; 4. im Modellfall rechnen und dokumentieren; 5. Fehler diagnostizieren und Nachhaltigkeit reflektieren. Fachlich beruhend auf dem KMK-Rahmenlehrplan für Werkstoffprüferinnen und Werkstoffprüfer, dem BIBB-Berufsprofil und der Ausbildungsordnung.

Bild: englischsprachiges Schema zum allgemeinen Ablauf zerstörungsfreier Prüfungen, nicht als betriebliche Prüfanweisung verwenden. SV1XV, Wikimedia Commons, CC0.

Prüfauftrag, Werkstoff und Fehlerbild einordnen

Was ist eine Oberflächenunregelmäßigkeit?

Eine Unregelmäßigkeit ist eine Abweichung der Oberfläche vom erwarteten Zustand, etwa Riss, Pore, Kratzer, Riefe, Schweißnaht-Kerbe oder Grat. Erst eine Bewertung gegen ausdrücklich festgelegte Annahmekriterien macht aus einer Unregelmäßigkeit gegebenenfalls einen unzulässigen Fehler. Die Anzeige ist das Beobachtungsergebnis eines Prüfverfahrens; sie ist nicht automatisch ein echter Materialriss. Diffuse Rückstände können beispielsweise eine Scheinanzeige erzeugen. Die Begriffe Detektion (finden), Lokalisierung (Lage angeben), Charakterisierung (Gestalt zuordnen) und Bewertung (Kriterium anwenden) müssen auseinandergehalten werden.

Die Prüfung ist zerstörungsfrei, weil das Bauteil durch die bestimmungsgemäße Prüfung grundsätzlich seine Verwendbarkeit behalten soll. Das heißt nicht, dass Reinigung, Chemikalien oder Magnetisierung für jedes Material folgenlos sind. Auf geeignete Aufarbeitung und Verträglichkeit kommt es an. Bei manchen Bauteilen ist eine Nachreinigung oder Entmagnetisierung vorgeschrieben. Oberflächenverfahren ersetzen keine vollständige Volumenprüfung.

Prüfauftrag in prüfbare Angaben zerlegen

Prüfe vor jeder Entscheidung: Bauteilidentität, Werkstoff und Bearbeitungszustand; Geometrie und Zugänglichkeit; zu erwartende Fehler und Orientierung; Prüfumfang und zu prüfende Zone; vorhandene Prüf- und Arbeitsanweisungen; Qualifikation und Prüfmittelstatus; Betrachtungsbedingungen; Kriterien für die Berichterstattung. Fehlen die Vorgaben, muss der Auftrag geklärt werden. Eine selbst ausgedachte Grenze ist niemals eine reale Annahmevorschrift.

Oberflächenmerkmal	Mögliche Ursache	Sinnvolle Erstfrage
Linienförmige Anzeige	Riss, Riefe oder Bearbeitungsspur	Ist die Anzeige wiederholbar und als relevante Materialtrennung begründbar?
Rundliche Anzeige	Offene Pore oder Verunreinigung	Ist die Öffnung real und zum eingesetzten Verfahren passend?
Stark diffuse Anzeige	Rauheit, Restreiniger, Hintergrund	Wurde die Vorbereitung und der Prüfablauf korrekt dokumentiert?
Anzeige an Schweißnaht	Fertigungsunregelmäßigkeit oder Formübergang	Welche Schweißnahtzone, Anzeigelage und Annahmeregel gelten?

Denkfehler: Eine lange rote PT-Anzeige beweist weder eine bestimmte Risstiefe noch automatisch die Unzulässigkeit. Aussage, Verfahren und Bewertungskriterium sind getrennt zu belegen.

Sichtprüfung: direkt, indirekt und dokumentiert

Grundlagen der VT

Die Sichtprüfung (VT, visual testing) nutzt die Beobachtung von Oberflächen unter geeigneter Beleuchtung. Direkt siehst du die Prüfzone über einen optischen Weg, gegebenenfalls mit Lupe oder Spiegel. Indirekt wird ein Bild über beispielsweise Kamera oder Videoskop übertragen. Auswahlkriterien sind unter anderem Zugänglichkeit, Auflösung, Bildschärfe, Blickwinkel, Beleuchtungsstärke, Blendung, Schatten und nachweisbarer Maßstab. Ein vergrößertes Bild ist nicht automatisch genauer: Ohne Kalibrierung oder bekannte Referenz ist eine Größenangabe unsicher.

Beispiel: Ein geschlossener Hohlraum ist für direkte VT nicht einsehbar; eine fachgerecht ausgewählte Kameralösung kann die Zone dokumentierbar machen. Spiegelungen, Kompressionsartefakte oder Schmutz auf der Optik können allerdings Rissmerkmale vortäuschen. Ein auffälliger Befund wird deshalb anhand weiterer Ansichten und der Prüfanweisung überprüft.

Beobachtungs- und Messprotokoll

Markiere bei einem rein digitalen Modellbild das Bezugssystem: Nullpunkt oben links, x-Koordinate nach rechts, y-Koordinate nach unten; Werte in Millimetern. Definiere Abmessungen, fotografiere beziehungsweise dokumentiere die gesamte Zone und ergänze Detailbilder. Ein brauchbarer Eintrag lautet beispielsweise: „Bauteil V-04, Fläche A, Anzeige V1, x = 45 mm, y = 12 mm, linear, 2,0 mm im maßstabskontrollierten Bild, Ursache noch nicht bestätigt“. Vermeide Begriffe wie „gefährlicher Riss“, solange die Anzeige nicht geprüft und bewertet wurde.

Fachrechnen: Ist eine 25 mm lange Vergleichsstrecke in einem geometrisch kalibrierten Bild 200 Pixel breit, beträgt der Bildmaßstab 200 px / 25 mm = 8 px/mm. Eine dort gemessene Anzeigenlänge von 24 Pixeln entspricht 24 px / 8 px/mm = 3 mm. Die Rechnung gilt nur, wenn Aufnahmegeometrie, Referenzebene und Kalibrierung die Messung zulassen; perspektivische Verzerrungen machen eine einfache Quotientenrechnung gegebenenfalls unzulässig.

Häufige Fehler: ungeprüfter Weißabgleich, unbeschriftetes Bild, wechselnde Vergrößerung, fehlender Maßstab, verdeckte Prüfzonen und Verwechslung von Anzeigen mit tatsächlich nachgewiesenen Werkstofffehlern. Normative Grundlagen hängen vom Objekt und Regelwerk ab, beispielsweise DIN EN 13018 für allgemeine Sichtprüfgrundlagen; verbindlich ist die vorgegebene Ausgabe der Prüfanweisung.

Eindringprüfung: Kapillarwirkung und Verfahrensgrenzen

Physikalisch-chemisches Prinzip der PT

Die Eindringprüfung (PT, penetrant testing) nutzt die Benetzung und das Eindringen eines geeigneten Mittels in zur Oberfläche offene Hohlräume. Kapillarwirkung hängt unter anderem von Oberflächenspannung, Benetzungswinkel, Viskosität und Spaltgeometrie ab. Nach der zugelassenen Entfernung des Überschusses verbleibt Mittel in offenen Diskontinuitäten; der Entwickler zieht es an die Oberfläche und verstärkt die Sichtbarkeit. Es gibt Farbeindringverfahren mit visueller Kontrastanzeige und fluoreszierende Systeme mit definierten Beleuchtungs- und Umgebungsbedingungen. PT kann auch bei geeigneten nicht ferromagnetischen Werkstoffen angewandt werden; ungeeignet sind etwa offenporige Flächen oder unverträgliche Oberflächen.

Schematische Darstellung des PT-Prinzips (französisch beschriftet). Romary, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0 beziehungsweise wahlweise CC BY 2.5.

Prozesskette verstehen, nicht eigenmächtig ausführen

Nur als Lernschema: Prüfanweisung und Freigabe kontrollieren → Prüfbereich vorbereiten und reinigen → zulässiges Eindringmittel aufbringen → vorgeschriebene Einwirkphase einhalten → Oberflächenüberschuss verfahrensgerecht entfernen → gegebenenfalls trocknen → vorgesehenen Entwickler anwenden → unter vorgegebenen Bedingungen beobachten → Anzeigen erfassen und interpretieren → Nachreinigung, Dokumentation und fachliche Weitergabe. Reinigungsarten und Zeiten richten sich nach dem qualifizierten Prüfsystem und den gültigen Vorschriften, nicht nach pauschalen Tipps eines Lerntextes.

Beispiel einer professionellen Eindringmittel-Anwendung. Karl Deutsch Prüf- und Messgerätebau GmbH + Co KG, Wikimedia Commons, CC BY 3.0 DE. Keine Aufforderung zur selbstständigen Chemikalienanwendung.

Dokumentarfoto einer Eindringprüfung. Tech. Sgt. Matt Hecht / U.S. Air National Guard, Wikimedia Commons, als US-Regierungswerk in den USA gemeinfrei gekennzeichnet.

Ergebnisse und typische PT-Prozessfehler

Zu starkes Entfernen des Oberflächenmittels kann Mittel aus feinen Öffnungen mitentfernen und falsch negative Befunde begünstigen; ungenügendes Entfernen steigert Hintergrundanzeigen. Kontamination und poröse Werkstoffe erzeugen ebenfalls problematische Anzeigen. Unzureichende Einwirkzeit, ungeeignete Mittel und falsche Lichtverhältnisse mindern die Aussagekraft. Wichtig: Aus der Intensität einer Farbeindringanzeige darf nicht unmittelbar die Risstiefe berechnet werden. Die Analyse beschreibt Anzeigelage, Länge, Form und Unsicherheit, aber keine erfundene Tiefenmessung.

Fachvideo (Englisch): Schritte und Grenzen der Eindringprüfung als Betrachtungsaufgabe: NDT Mechanical Tech, Liquid Penetrant Testing (PT) Explained, Video und Urheberkanal.

Prüffrage zum Video: Welche Prozessphasen dienen dem Auffinden, welche der Sicherung gegen Falschbefunde? Vorführung nicht selbst nachstellen.

Magnetpulverprüfung: Magnetfeld, Streufluss und Orientierung

Physikalische Grundlage der MT

Die Magnetpulverprüfung (MT, magnetic particle testing) ist für ferromagnetische Werkstoffe bestimmt. Wird eine passende Prüfzone magnetisiert, erzeugt eine zur magnetischen Flussrichtung ungünstig liegende Materialtrennung ein Streufeld an oder nahe der Oberfläche. Feine magnetisierbare Partikel sammeln sich an dieser Stelle; es entsteht eine unter definierten Bedingungen sichtbare Anzeige. Risse quer zur Magnetfeldrichtung lassen sich in der Regel besonders gut aufzeigen; bei ungünstiger Feldrichtung kann ein Riss unentdeckt bleiben. Deshalb müssen Prüf- und Feldrichtungen gemäß der Anweisung ausreichend abgedeckt sein.

Nass-Magnetpulverprüfung an einer Rohrleitung mit Magnetjoch, ohne sichtbare Rissanzeige im Foto. Davidmack, Wikimedia Commons, CC0 / zusätzlich GFDL.

Tatsächliche schwarze MT-Anzeigen von Spannungsrisskorrosion mit Millimeterskala. Davidmack, Wikimedia Commons, CC0 / zusätzlich GFDL.

Vergleich von PT und MT

Kriterium	PT	MT
Werkstoff	Geeignete dichte, nicht offenporige und prüfmittelverträgliche Oberflächen	Ferromagnetische Werkstoffe
Nachweisprinzip	Eindringen in oberflächenoffene Diskontinuitäten	Streufeld und Ansammlung magnetischer Partikel
Typische Anzeige	Linie, Punkt oder Fläche als Farb- oder Fluoreszenzkontrast	Linien- oder andere Partikelanzeigen
Grenze	Keine sichere Erfassung geschlossener innerer Fehler	Nicht an Aluminium oder austenitischem nichtmagnetischem Stahl einsetzbar
Besondere Einflussgrößen	Reinigung, Benetzung, Mittel, Zeiten, Entwicklung, Licht	Feldrichtung, Feldstärke, Oberflächenzustand, Partikelsystem, Betrachtungsbedingungen

MT-Rissanzeige an einem Stahlgussteil. SV1XV, Wikimedia Commons, CC0.

Prüfperson bei einer Magnetpulverprüfung. U.S. Air National Guard / Tech. Sgt. Matt Hecht, Wikimedia Commons, US-Regierungswerk (USA: Public Domain).

Fachvideo (Englisch): Magnaflux, Magnetic Particle Testing Fundamentals, Video beim Rechteinhaber.

Videofrage: Weshalb ist die Richtung des magnetischen Feldes bei der Interpretation wesentlich?

Nicht verwechseln: Eine dunkle Linie kann von Pulverablagerung an einer Kante, geometrischem Übergang oder tatsächlicher Werkstofftrennung herrühren. Vor einem Urteil müssen Oberflächenzustand, Verfahren, Feldorientierung und Wiederholbarkeit fachlich kontrolliert werden. Magnetisierung erfolgt ausschließlich durch qualifiziert angeleitete Personen; elektrische Sicherheit, Quetschstellen, Gerätemagnetfelder, UV-Betrachtung und mögliche Nachentmagnetisierung sind Teil einer betrieblichen Gefährdungsbeurteilung.

Prüfplanung, Modellfall und fachliche Entscheidung

Verbindliche Prüfanweisung und Modellannahmen unterscheiden

Ein berufstypischer Ablauf lautet Auftrag klären → Verfahren passend auswählen → Prüfbereich zuordnen → Unterlagen und Sicherheitsstatus kontrollieren → Prüfung unter qualifizierter Anleitung durchführen → Anzeigen dokumentieren → Plausibilität und Vollständigkeit beurteilen → gegen vorgegebene Kriterien bewerten → fachliche Entscheidung weitergeben. Relevante Regelwerke können beispielsweise DIN EN ISO 3452-1 (PT), DIN EN ISO 9934-1 (MT), DIN EN ISO 3059 (Betrachtungsbedingungen) und DIN EN ISO 9712 (Qualifizierung von ZfP-Personal) sein. Hier werden keine Normtexte ersetzt und keine Ausgabe eines Standards zur betrieblichen Anwendung festgesetzt.

Vollständiger berufstypischer Modellauftrag: Aluminiumhalterung A-17

Ausgangslage, ausschließlich fiktiv: Eine Ausbildungswerkstatt zeigt dir Fotos einer 200 mm langen und 60 mm breiten, bereits extern dargestellten Aluminiumhalterung. Die Oberfläche ist nicht offenporig. Der Auftrag verlangt die Auswertung einer simulierten PT-Aufnahme auf oberflächenoffene Unregelmäßigkeiten. MT scheidet aus, da Aluminium nicht ferromagnetisch ist. Die simulierte Prüfanweisung „LERN-PT-05“ gibt nur für dieses Unterrichtsbeispiel vor: Jede als relevant eingestufte lineare Anzeige mit Länge über 3,0 mm führt zu „im Modell nicht annehmbar“. Diese frei erfundene Regel ist kein Normwert und keine Freigabevorschrift. Die tatsächliche Ausführung und Abnahme wäre durch befugtes Personal nach gültigen Vorgaben vorzunehmen.

Anzeige	x von linker Kante	y von oberer Kante	Erfasste Länge	Charakterisierung aus synthetischem Bild
A1	24 mm	12 mm	1,8 mm	scharf begrenzte lineare Anzeige, relevant angenommen
A2	61 mm	18 mm	3,4 mm	scharf begrenzte lineare Anzeige, relevant angenommen
A3	125 mm	41 mm	2,2 mm	scharf begrenzte lineare Anzeige, relevant angenommen
A4	174 mm	51 mm	0,7 mm	diffuse Rückstandsspur; nach Bildkontrolle nicht relevant angenommen

Musterarbeitsprodukt: Ein digitales Anzeigenprotokoll mit Bauteilkennung A-17, Fläche A, Referenzkoordinaten und Kennzeichnungen A1–A4, dem dokumentierten Lehrkriterium, Prüfbildquelle „synthetische Simulation“, Messunsicherheit und dem Feld „Prüfungsdurchführung: nicht erfolgt“. Die Anzeigekarte ist auf einer Skizze mit Rechteck 200 × 60 mm und vier x/y-Positionen rekonstruierbar.

Rechnung 1 – Fläche: A = 200 mm × 60 mm = 12 000 mm² = 120 cm². Der Flächenwert beschreibt die geometrische Prüffläche, nicht die Nachweiswahrscheinlichkeit.

Rechnung 2 – Längenvergleich: Für A2 gilt 3,4 mm − 3,0 mm = 0,4 mm Überschreitung. Vergleich mit der ausdrücklich erfundenen Bedingung „über 3,0 mm“: A2 fällt im Modell durch, A1 und A3 liegen darunter. A4 wird wegen der angenommenen Nichtrelevanz getrennt dokumentiert; sein Bild allein beweist nicht, dass keine reale Fehlstelle vorhanden wäre.

Rechnung 3 – Umrechnung und Lage: A2 ist 3,4 mm / 10 = 0,34 cm lang. Die normierte horizontale Lage beträgt 61 mm / 200 mm × 100 % = 30,5 % der Bauteillänge ab linker Kante. Bei einer rein schematischen 400-Pixel-Breite läge die x-Markierung bei 61/200 × 400 px = 122 px. Dies ist eine Kartenskizze, keine Messkalibrierung des Fotos.

Rechnung 4 – Datenkennzahl: Unter drei im Lehrmodell als relevant angenommenen Anzeigen ist eine über dem Lehrgrenzwert: 1/3 × 100 % = 33,3 %. Das ist der Anteil dieser drei Datensätze, keine statistisch belastbare Fehlerquote eines Produktionsloses.

Begründetes Musterurteil: „In der fiktiven Lehrsituation erfüllt A2 das Lehrkriterium nicht. Die Halterung erhält keine Annahme im Modell; Befund, unsichere Klassifizierung von A4 und die Dokumentation gehen zur fachlichen Klärung. Es wurde keine reale Prüfung oder Produktfreigabe durchgeführt.“ Ein sinnvoller nächster Schritt ist die Prüfung der Bild- und Verfahrensgüte durch befugtes Personal statt einer eigenmächtigen Nacharbeit.

Bewertungsraster für das Musterarbeitsprodukt

Prüfkriterium	Punkte	Erwartung für volle Punktzahl
Auftragsanalyse und Verfahren	2	Werkstoff und PT-Wahl begründet; MT bei Aluminium korrekt ausgeschlossen
Anzeigenprotokoll	2	Kennungen, x/y-Lagen, Maße und relevante von fraglichen Anzeigen getrennt
Fachrechnen	2	12 000 mm², 0,4 mm Überschreitung, 30,5 % Lage mit Einheiten und Rechenweg
Bewertung und Grenzen	2	A2 im Modell nicht annehmbar; Lehrkriterium ausdrücklich nicht als Norm-/Freigabewert ausgegeben
Arbeitsschutz und Kommunikation	2	Keine praktische Eigenfreigabe; offene Punkte und qualifizierte Weitergabe dokumentiert
Gesamt	10	9–10 sehr überzeugend, 7–8 tragfähig, 5–6 teilweise, 0–4 überarbeiten – nur pädagogische Rückmeldung

Ein vollständiger Prüfbericht benennt mindestens: Prüfauftrag, Bauteilidentifikation, Zeichnungs-/Prüfbereich, Werkstoff, Prüfverfahren und Regelwerk, prüfende Person mit entsprechender Befugnis, Prüfdatum, Gerät und Prüfmittel, relevante Prüfbedingungen, Anzeigenlage und -art, Kriterien, Ergebnis, Unsicherheiten und Entscheidung beziehungsweise Sperrvermerk. Im Modell sind tatsächlich nicht vorhandene Gerätedaten als „nicht durchgeführt“ zu kennzeichnen, nicht zu erfinden.

Fehlerdiagnose, Umweltschutz und beruflicher Transfer

Fehlerquellen systematisch suchen

Überprüfe bei einem zweifelhaften Befund fünf Ebenen: Auftrag (falscher Prüfbereich?), Material (ungeeignete Oberfläche?), Methode (passendes Prüfverfahren?), Prüfbedingungen (Licht, Mittel, Feldrichtung, Zeit, Kalibrierung?) und Bericht (fehlender Maßstab, Dokumentationsfehler, unklare Annahmeregel?). Beispiel: Meldet ein fiktives MT-Protokoll an Aluminium keine Anzeige, ist „bauteilfrei von Rissen“ keine zulässige Schlussfolgerung: Die Methode passt nicht zum Werkstoff. Bei PT kann ein stark gefärbter Hintergrund auf ungenügende Zwischenreinigung hindeuten. Bei VT kann Bildrauschen eine scheinbar geradlinige Struktur erzeugen.

Beobachtung	Mögliche Ursache	Fachliche Reaktion
PT hat starken Farb-Hintergrund	Oberflächenüberschuss nicht geeignet entfernt	Prüfanweisung und Bildqualität durch zuständiges Personal kontrollieren
MT zeigt keine Anzeige trotz bekannter Prüfreferenz	Ungeeignete Feldrichtung oder Gerätebedingung	Prüffähigkeit und Orientierungsabdeckung durch Fachpersonal überprüfen
VT-Messwert springt bei anderem Blickwinkel	Maßstab nicht in gleicher Ebene oder Perspektivfehler	Messunsicherheit benennen; geeignete Kalibrierung veranlassen
Anzeige hat keine Koordinaten	Bericht unvollständig	Bezugssystem ergänzen und Befund nachvollziehbar zuordnen

Gesundheit, Sicherheit und Nachhaltigkeit

Die reine Lernphase erfolgt mit frei verfügbaren Texten und Aufnahmen. Reale PT-Reiniger, Entwickler und Eindringmittel können gefährliche Bestandteile enthalten: Sicherheitsdatenblätter, Ersatzstoffprüfung, Belüftung, Kennzeichnung, Haut- und Augenschutz, Brandschutz und geregelte Entsorgung sind betrieblich festzulegen. UV-A-Prüfleuchten sowie elektrische MT-Geräte sind nicht ohne Unterweisung zu benutzen. Bei Indirektprüfung und Beleuchtung darfst du nicht an gefährlichen Maschinen oder stromführenden Anlagen arbeiten. Sammle Prüfreste niemals ohne betriebliches Entsorgungskonzept. Ökologisch sinnvoll sind geeignete Verfahrenswahl, geringe Menge zugelassener Hilfsstoffe, Vermeidung von Wiederholungsprüfungen durch sichere Erstplanung sowie vollständige Rückverfolgbarkeit.

Transfer: Vergleiche die drei Prüfverfahren an einem Gussstück, einer Kunststoffplatte und einem Stahl-Schweißteil nur auf Papier. Formuliere eine fachliche Rückfrage, falls Werkstoff, Prüfziel oder erforderliche Befugnis unklar ist. Sprich im späteren Ausbildungsabschnitt mit qualifiziertem Personal darüber, wie Prüfresultate von Schicht zu Schicht übergeben werden.

Interaktive Aufgaben

Multiple-Choice-Quiz: Fachwissen anwenden

Welche Methode kann an einer geeigneten, nicht offenporigen Aluminiumoberfläche offene Risse sichtbar machen? (Eindringprüfung) (!Magnetpulverprüfung ohne Magnetisierung) (!Magnetpulverprüfung mit Eisenpulver allein) (!Nur die Härteprüfung)

Rückmeldung: PT nutzt Kapillarwirkung und ist nicht auf ferromagnetische Werkstoffe begrenzt. MT ist für Aluminium nicht geeignet.

Was beschreibt eine Anzeige im Prüfbericht zunächst? (Ein beobachtetes verfahrensabhängiges Signal) (!Den zweifelsfrei nachgewiesenen Risstiefenwert) (!Eine automatische Produktfreigabe) (!Eine immer unzulässige Beschädigung)

Rückmeldung: Anzeigen werden zunächst erfasst und dann auf Relevanz sowie gegen festgelegte Kriterien bewertet.

Weshalb kann bei der Magnetpulverprüfung die Feldrichtung bedeutsam sein? (Ein Riss quer zum Feld erzeugt besonders gut nachweisbaren Streufluss) (!Feldrichtung spielt bei jeder Risslage keine Rolle) (!Magnetpulver reagiert nur auf die Bauteilfarbe) (!Das Magnetfeld lässt jeden inneren Fehler direkt erkennen)

Rückmeldung: Ein parallel zum Feld verlaufender Riss kann eine schwächere oder keine nachweisbare Anzeige erzeugen; Orientierungsabdeckung ist daher wesentlich.

Was muss vor der Bewertung eines industriellen Prüfauftrags geklärt sein? (Die passende gültige Prüfanweisung und die Annahmekriterien) (!Eine frei erfundene Grenzlänge) (!Die Lieblingsfarbe des Prüfpersonals) (!Nur die spätere Seitenzahl des Berichts)

Rückmeldung: Ohne Geltungsbereich und Kriterien lässt sich ein Befund nicht nachvollziehbar als annehmbar oder unzulässig einstufen.

Welche Aussage zur Eindringprüfung ist fachlich richtig? (Das zu untersuchende Merkmal muss zur Oberfläche offen sein) (!Sie misst die Risstiefe unmittelbar aus der Rotfärbung) (!Sie prüft nur ferromagnetische Bauteile) (!Sie erkennt geschlossene innen liegende Poren zuverlässig)

Rückmeldung: Das Eindringmittel erreicht nur oberflächenoffene Hohlräume; aus der Farbe ist keine sichere Tiefenmessung möglich.

Welcher Einfluss kann eine VT-Messung am Kamerabild verfälschen? (Eine nicht kalibrierte Perspektive) (!Ein dokumentierter Maßstab in der Prüfebene) (!Eine nachvollziehbare x-y-Referenz) (!Eine eindeutig angegebene Maßeinheit)

Rückmeldung: Ohne geometrische Kalibrierung kann die Pixelzahl nicht zuverlässig einer tatsächlichen Länge zugeordnet werden.

Wie groß ist der Flächeninhalt einer 200 mm mal 60 mm großen Rechteckfläche? (12000 Quadratmillimeter) (!260 Quadratmillimeter) (!1200 Quadratmillimeter) (!120000 Quadratmillimeter)

Rückmeldung: A = Länge mal Breite, also 200 mm mal 60 mm = 12000 Quadratmillimeter.

Eine relevante Modellanzeige ist 3,4 mm lang und die reine Lehrgrenze beträgt über 3,0 mm. Was folgt? (Sie überschreitet den Modellgrenzwert um 0,4 mm) (!Sie unterschreitet den Wert um 0,4 mm) (!Sie ist wegen ihrer Farbe automatisch unbedenklich) (!Damit ist eine reale Maschine zur Nutzung freigegeben)

Rückmeldung: 3,4 minus 3,0 ergibt 0,4 mm. Die Modellbewertung ersetzt ausdrücklich keine reale Normentscheidung.

Welche Aussage zu einer diffusen PT-Anzeige ist korrekt? (Sie muss vor der Fehlerklassifikation kritisch überprüft werden) (!Sie ist immer ein tiefer Riss) (!Sie beweist eine genaue Werkstoffzusammensetzung) (!Sie gestattet stets das Weglassen der Reinigung)

Rückmeldung: Hintergrundeffekte, Porosität oder Prüfrückstände können Scheinanzeigen erzeugen.

Was gehört zu einer verantwortlichen Bearbeitung dieser Lerneinheit? (Nur an synthetischen Datensätzen arbeiten und Praxis unter qualifizierter Anleitung durchführen) (!Ohne Einweisung UV-Prüfleuchten an fremden Maschinen einsetzen) (!Chemikalien auf Verdacht mischen) (!Ein Lernprotokoll als Betriebsfreigabe unterschreiben)

Rückmeldung: Gefährdungsbeurteilung, qualifizierte Anleitung und betriebliche Befugnisse sind Voraussetzung jeder realen Prüfung.

Memory: Fachbegriffe zuordnen

Kapillarwirkung	Fördert das Eindringen von Flüssigkeit in offene enge Spalte
Streufeld	Magnetische Flussabweichung an einer geeigneten Materialtrennung
Anzeige	Sichtbares oder dokumentiertes Signal eines Prüfverfahrens
Entwickler	Macht verbliebenes Eindringmittel auf der Oberfläche deutlicher
Bezugssystem	Vereinbarter Ursprung und Achsen zur Angabe der Fehlerlage
Scheinanzeige	Signal ohne die zunächst vermutete relevante Materialtrennung

Drag and Drop: Prüfaussagen zuordnen

Ordne den Fachbegriff der Erklärung zu.	Beschreibung
Direkte Sichtprüfung	Die prüfende Person betrachtet die Zone auf einem direkten optischen Weg
Indirekte Sichtprüfung	Eine Kamera oder ein Videoskop überträgt das Bild der Prüfzone
Farbeindringprüfung	Ein geeigneter Farbkontrast zeigt oberflächenoffene Diskontinuitäten
Magnetpulverprüfung	Magnetisierbare Partikel sammeln sich an Streufeldern
Prüfbericht	Die rückverfolgbare Darstellung des Vorgehens und der Ergebnisse

Kreuzworträtsel: sechs Fachwörter

Kapillare	Enge Struktur, in die Flüssigkeit infolge Benetzung eindringen kann
Entwickler	Stoff, der bei der PT verbliebenes Prüfmittel sichtbar herausarbeitet
Streufluss	Magnetischer Fluss, der an einer Fehlstelle aus der vorgesehenen Bahn austritt
Sichtprüfung	Zerstörungsfreies optisches Oberflächenverfahren
Prüfbericht	Schriftliche rückverfolgbare Zusammenfassung der Untersuchung
Ferromagnet	Magnetisierbarer Werkstofftyp für die Anwendung der MT

LearningApps: weitere Zuordnungen recherchieren

Die folgende Suche öffnet öffentlich angebotene LearningApps zum Themenfeld. Die einzelnen fremden Übungen sind nicht Bestandteil einer geprüften Prüfung; überprüfe Inhalte immer anhand der Fachkapitel.

Lückentext: Prüfverfahren und Interpretation

Die zerstörungsfreie optische Betrachtung einer Bauteiloberfläche heißt

.

Die Abkürzung der Eindringprüfung lautet

.

Das Eindringmittel erreicht vor allem zur Oberfläche

Diskontinuitäten.

Ein Mittel zur besseren Sichtbarkeit der Restflüssigkeit heißt

.

Für die Magnetpulverprüfung muss ein Bauteil

sein.

Ein quer zum Magnetfeld liegender Riss kann einen deutlichen

hervorrufen.

Eine zunächst beobachtete optische Besonderheit nennt man

.

Zum räumlich eindeutigen Festhalten von Befunden gehört ein

.

Vor einer realen Bewertung sind gültige

nötig.

Gefahrstoffarbeiten erfolgen ausschließlich unter qualifizierter

.

Offene Aufgaben

Bearbeite pro Niveau alle vier Aufgaben. Erstelle überprüfbare Lernprodukte; sämtliche Zahlen und Prüfungen bleiben fiktiv.

Leicht

Fehlerbilder unterscheiden: Erstelle eine Tabelle für Riss, Kratzer, Pore und Schweißnahtkerbe mit je einer Beschreibung, möglichen Ursache und offenen Prüf-Frage. Musterkriterium: Vier plausible, nicht vorschnell als unzulässig bezeichnete Befunde.
VT-Bild annotieren: Skizziere eine 100 mm × 50 mm große Fläche und markiere zwei erfundene Anzeigen mit Kennung, x/y-Koordinaten und Maßstab. Musterkriterium: Nullpunkt, Achsen, Einheiten und Lage sind eindeutig.
PT-Prozesskarten: Sortiere auf Papier acht Prozessphasen in eine sachlich begründete Abfolge, ergänze zwei Fehlerquellen. Musterkriterium: Vorreinigung vor Prüfmittelauftrag und Auswertung erst nach geeigneter Entwicklung; keine eigenmächtige Laborarbeit.
MT-Werkstoffcheck: Vergleiche Aluminium und ferromagnetischen Stahl für MT in fünf begründeten Sätzen. Musterkriterium: Werkstoffeignung korrekt; Grenzen der Anzeige benannt.

Standard

Verfahrensmatrix planen: Empfiehl für einen fiktiven Stahlguss, eine geeignete Aluminiumplatte und eine Kunststoffoberfläche ein mögliches Oberflächenverfahren unter Vorbehalten. Musterkriterium: Zielmerkmal, Werkstoff, Oberfläche und offene Randbedingungen einbezogen.
Pixelmaßstab rechnen: Eine Referenz von 20 mm ist im orthogonal aufgenommenen Modellbild 160 Pixel breit; eine Anzeige umfasst 36 Pixel. Berechne 8 px/mm und 4,5 mm. Musterkriterium: Rechenweg, Einheit und Perspektivvorbehalt.
Prüfbericht-Checkliste: Entwirf eine zehnteilige Checkliste für den Lernfall A-17 und kennzeichne fehlende reale Prüfdaten. Musterkriterium: Identität, Verfahren, Bildquelle, Koordinaten, Kriterien, Ergebnis, Unsicherheit und Verantwortlichkeit enthalten.
Scheinanzeigen diagnostizieren: Erläutere für zwei simulierte diffuse PT-Spuren je zwei mögliche Ursachen und eine fachlich angemessene Folgefrage. Musterkriterium: Beobachtung und Interpretation getrennt, kein automatisches „bestanden“.

Schwer

Musterfall A-17 bewerten: Erstelle Anzeigekarte, Rechnungen und begründetes fiktives Prüfprotokoll; berechne Fläche, Überschreitung und relative x-Position von A2. Musterkriterium: 12000 mm², 0,4 mm, 30,5 %, korrekte Lehrentscheidung, keine Freigabebehauptung.
Falschnegativ-Risiko untersuchen: Analysiere einen hypothetischen MT-Ablauf mit nur einer Feldrichtung und einer PT mit zu intensiver Zwischenreinigung. Baue einen Ursachen-Wirkungs-Baum. Musterkriterium: Beide physikalisch begründeten Risiken und konkrete Kontrollfragen.
Prüfstrategie nachhaltig verbessern: Vergleiche in einem Konzept Papierauswertung, reale PT und reale MT in Bezug auf Stoffeinsatz, Energie, Eignung und Qualifikation. Musterkriterium: Verhältnismäßigkeit und Sicherheit haben Vorrang vor vermeintlicher Zeitersparnis.
Fachgespräch simulieren: Verfasse einen schriftlichen Dialog zwischen Auszubildender und Prüfaufsicht: Die Lehranzeige A4 ist unklar, die Annahmeregel gilt nur im Unterricht. Musterkriterium: Rückfrage, Berichtslücke, Eskalation und Nichtfreigabe nachvollziehbar.

Lernkontrolle

Mindestens sechs zusätzliche Aufgaben – mit Lösungshinweisen und prüfbaren Kriterien:

Transferentscheidung: Für ein nichtmagnetisches, dichtes Metallbauteil ist eine oberflächenoffene Materialtrennung zu suchen. Wähle ein Verfahren, begründe es und nenne eine ungeklärte Voraussetzung. Lösungshinweis: PT kann geeignet sein; Oberflächenzustand, Prüfanweisung und Mittelverträglichkeit sind zu klären.
Fehleranalyse: Ein Modell zeigt eine quer zum Magnetfeld angeordnete Kerbe und eine parallele Kerbe. Welche ist tendenziell leichter nachweisbar, warum? Lösungshinweis: Querlage erzeugt eher einen ausgeprägten Streufluss; die reale Nachweisbarkeit hängt von Prüfbedingungen ab.
Einheitenprüfung: Rechne 2,5 cm in Millimeter und 1500 mm² in cm² um; benenne die jeweils zugrunde liegende Zehnerpotenz. Lösungshinweis: 25 mm und 15 cm²; bei Fläche ist der Umrechnungsfaktor 100.
Gegenprüfung: Eine Person schließt aus einem roten PT-Fleck unmittelbar auf einen 2 mm tiefen Riss. Widerlege die Aussage fachlich. Lösungshinweis: Farbintensität liefert keine verlässliche Risstiefe und ein Fleck kann eine Scheinanzeige sein.
Dokumentationskontrolle: Ein Bild enthält nur den Text „Riss links“ und eine Zahl ohne Einheit. Nenne vier fehlende Angaben und verbessere den Eintrag. Lösungshinweis: Bauteil, genaue Zone/Koordinate, Maßstab/Einheit und Methode sowie nachvollziehbare Anzeigekennung ergänzen.
Arbeitsfreigabe versus Lernurteil: Begründe, weshalb das fiktive Ergebnis „im Modell nicht annehmbar“ niemals die Sperrung oder Freigabe einer realen Maschine auslöst. Lösungshinweis: Ungeprüfte Lehrgrenze, synthetische Daten, fehlende Fachbefugnis und fehlender realer Prüfauftrag.

Selbstkontrolle: Gib zu jeder Antwort fachliche Begründung, mindestens einen Gegencheck und die Grenze der Aussage an. Nutze das Zehn-Punkte-Raster aus dem Modellfall für die Rückmeldung, aber nicht als offizielle Prüfungsbewertung.

Lernnachweis

Als Portfolio gibst du ab: (1) eine Gegenüberstellung von VT, PT und MT mit Werkstoffeignung und Nachweisgrenzen; (2) eine sauber beschriftete Anzeigeskizze mit Maßstab; (3) mindestens zwei vollständige Rechnungen mit Einheiten und Plausibilitätskontrolle; (4) den synthetischen Prüfbericht A-17 mit dem Ergebnis 3,4 mm > 3,0 mm und dem expliziten Hinweis auf die rein didaktische Grenze; (5) eine Fehlerursachenanalyse für mindestens zwei falsch positive oder falsch negative Befunde; (6) eine kurze Reflexion zu Sicherheit, Entsorgung und beruflichen Befugnissen.

Erfolgskriterien: Fachsprache korrekt, Prüffragen nachvollziehbar, Berechnungen richtig, Bild- und Datenquellen zugeordnet, Anzeige und Fehler nicht verwechselt, Unsicherheiten genannt und eindeutiger Hinweis „keine reale Prüfung durchgeführt“. Der Austausch mit der Lehrkraft oder fachlich zuständigen Person ergänzt, ersetzt aber keine zertifizierende Beurteilung. Eigenständig darfst du den vollständigen Musterbericht, nicht jedoch ein reales Abnahmezertifikat erstellen.

OER und Wikipedia

Gesicherte Fach- und Rechtsquellen (Abruf und Rechtsstand vor betrieblicher Anwendung erneut kontrollieren):

KMK: Rahmenlehrplan Werkstoffprüfer, Lernfeld 5, Seite 13 – öffentliche Rahmenvorgabe; keine als OER zugesicherte Lizenz.
BIBB: Werkstoffprüfer, Fachrichtung Metalltechnik – Beruf, Ausbildungsdauer und Fachrichtungen; Informationsquelle, nicht automatisch OER.
Ausbildungsordnung Werkstoffprüfer, gültige konsolidierte Fassung – amtliche Rechtsquelle, Stand mit Änderungsverordnung 2014.
DGZfP: Eindringprüfung und DGZfP: Magnetpulverprüfung – Fachinformationen, keine pauschale freie Nachnutzung.
DGZfP: Zertifizierungsprogramm – Qualifizierung und Zertifizierung nicht mit schulischen Lehrnachweisen verwechseln.
Wikipedia: Eindringprüfung, Magnetpulverprüfung, Sichtkontrolle – ergänzendes Nachschlagewissen, Artikeltexte unter ihrer jeweiligen CC BY-SA-Lizenz.

Quellen- und Rechteverzeichnis der eingebetteten Abbildungen: Die Wikimedia-Commons-Dateiseiten nennen tatsächliche Urheber, Umfang und Lizenzbedingungen; die Weiterverwendung erfordert die jeweilige korrekte Urhebernennung. Es wurden keine Sofatutor-Medien übernommen.

Datei	Nachweis und Bildinhalt	Urheber	Lizenz-/Rechtenachweis
File:NDT procedure flowchart.svg	Verfahrensschema	SV1XV	CC0
File:Ressuage principe 2.svg	PT-Schema	Romary	CC BY-SA 3.0
File:KD-Check Anwendungsbild.jpg	Auftrag von PT-Mittel	Karl Deutsch Prüf- und Messgerätebau GmbH + Co KG	CC BY 3.0 DE
File:Penetrant testing (14334396938).jpg	PT-Dokumentarfoto	Tech. Sgt. Matt Hecht, U.S. Air National Guard	US-Regierungswerk, Public Domain USA
File:Wet magnetic particle testing on a pipeline.jpg	MT mit Joch	Davidmack	CC0
File:Stress corrosion cracking revealed by magnetic particles.JPG	MT-Rissindikationen	Davidmack	CC0
File:MT inspection of cast piece-P6160133A.jpg	MT-Gussriss	SV1XV	CC0
File:Magnetic particle inspection (14465376592).jpg	MT bei Ausbildung	Tech. Sgt. Matt Hecht, U.S. Air National Guard	US-Regierungswerk, Public Domain USA

Videos (nur Verlinkung beziehungsweise plattformgebundene Einbettung, keine Lizenz zur Weiterverbreitung):

Liquid Penetrant Testing Explained, NDT Mechanical Tech – Fachvideo auf Englisch, YouTube-Urheberrechte verbleiben beim Anbieter.
Magnetic Particle Testing Fundamentals, Magnaflux – Fachvideo auf Englisch, Rechte verbleiben beim Anbieter.
Liquid Penetrant Fluorescent Dye Basic Concepts, Joe Clasen – englischsprachiges ergänzendes Videomaterial, Rechte verbleiben beim Urheber. Fachinhalte und Betriebsregeln sind vor Übernahme selbst zu verifizieren.

Verknüpfte Lernbereiche

Ausbildung – Werkstoffprüfer

Weiterlernen im Berufsportal und benachbarten Fachübungen: Fachübungen 1: Werkstoffeigenschaften, Fachübungen 2: physikalische Eigenschaften, Fachübungen 3: Kennwerte, Fachübungen 4: metallographische Schliffe. Die Links dienen der Navigation; ihre tatsächliche Verfügbarkeit hängt vom MOOCwiki-Seitenbestand ab. Fachliche Anschlüsse sind Physik (Magnetismus, Kapillarkräfte), Chemie (Benetzung, Gefahrstoffe), Mathematik (Maßstab, Flächen, Prozentrechnung), Technisches Zeichnen (Koordinaten und Maßangaben), Informatik (digitale Bildauswertung) und Umweltschutz (Stoffkreislauf).