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Schriftliche Prüfungsaufgaben und Lösungsstrategien - Werkstoffprüfer

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Einleitung

Du bereitest dich auf schriftliche Aufgaben in der Ausbildung zum Werkstoffprüfer beziehungsweise zur Werkstoffprüferin vor. Hier lernst du, technische Angaben sicher zu lesen, Prüfverfahren begründet auszuwählen, mit Einheiten zu rechnen, Messreihen zu bewerten und deine Entscheidungen nachvollziehbar zu dokumentieren. Die Beispiele und Aufgaben wurden eigens für diesen Kurs erfunden: Sie sind keine Originalprüfungsaufgaben, keine amtlichen Grenzwerte und keine Freigaben für reale Bauteile. Du übst mit synthetischen Daten und erklärst immer sowohl das Ergebnis als auch den Lösungsweg.

Dein Lernweg: Aufgabenstellung markieren → Gegebenes und Gesuchtes notieren → Fachprinzip und Prüfbedingung auswählen → Formel und Einheiten prüfen → Rechnung ausführen → Ergebnis plausibilisieren → begründete Bewertung und Fehleranalyse dokumentieren. Die Praxis an Prüfmaschinen, elektrischen Anlagen, Gefahrstoffen, heißen Bauteilen oder gesundheitlich riskanten Proben darf ausschließlich unter Anleitung entsprechend qualifizierter Personen stattfinden. Dieser Kurs enthält nur Papier-, Daten- und Beobachtungsübungen.

Zur beruflichen Einordnung nutze das Berufsportal Ausbildung – Werkstoffprüfer, die synthetische Praxiswelt Metall-Muster-Betrieb und die Ausbildungsübersicht. Die offiziellen Grundlagen findest du beim Bundesinstitut für Berufsbildung und in der Werkstoffprüferausbildungsverordnung.

Ausbildungsordnung und Prüfungsstrategie verstehen

Geltender Ausbildungsrahmen und Fachrichtungen

Die hier verwendete Rechtsgrundlage ist die Werkstoffprüferausbildungsverordnung vom 25. Juni 2013, geändert am 27. Januar 2014; die Neuordnung trat am 1. August 2013 in Kraft. Beim Ausbildungsbeginn beziehungsweise bei Sonderfällen sind die für deinen Ausbildungsvertrag geltenden Regelungen und die Informationen deiner zuständigen Kammer zu prüfen. Das BIBB führt eine 42-monatige duale Ausbildung mit vier Fachrichtungen: Metalltechnik, Kunststofftechnik, Wärmebehandlungstechnik und Systemtechnik. Die Abschlussprüfung ist gestreckt: Teil 1 und Teil 2 werden zu unterschiedlichen Zeitpunkten absolviert, nicht als eine einzige Endprüfung. Teil 1 behandelt unter anderem den Bereich Prüfverfahren und verbindet praktische Elemente, Fachgespräch und schriftliche Aufgaben. Teil 2 hat fachrichtungsspezifische Aufgaben. Einzelne Prüfungszeiten, Gewichtungen und organisatorische Vorgaben werden hier nicht pauschal übernommen; lies dafür die jeweils aktuellen Paragraphen und Kammerinformationen.

Fachrichtung	Fachliche Schwerpunkte für schriftliches Üben	Verordnungsgrundlage
Metalltechnik	Schadensanalyse, Eigenschaften metallischer Werkstoffe, mechanische und metallografische Prüfungen, Wärmebehandlung	§ 8 WerkstoffPrAusbV
Kunststofftechnik	Schadensanalyse, Eigenschaften polymerer Werkstoffe, Proben- und Produktbewertung, temperatur- und zeitabhängiges Verhalten	§ 12 WerkstoffPrAusbV
Wärmebehandlungstechnik	Schadensanalyse, Wärmebehandlungsfähigkeit, Prozessparameter, Gefüge-Eigenschafts-Beziehungen	§ 16 WerkstoffPrAusbV
Systemtechnik	Prüfanweisungen, Beanspruchungen technischer Systeme, zerstörungsfreie Prüfverfahren und Anzeigenbewertung	§ 20 WerkstoffPrAusbV

In allen Fachrichtungen ist auch Wirtschafts- und Sozialkunde vorgesehen. Für deine individuelle Vorbereitung ordnest du die folgenden Übungsbeispiele zunächst deiner Fachrichtung zu. Ein Metall-Zugversuch ist ein gutes Rechenmodell; die fachrichtungsspezifische Prüfung kann aber andere Werkstoffe, Vorgaben und Verfahren betreffen.

Aufgabentexte als prüfbare Anforderungen lesen

Unterscheide nennen (Begriffe angeben), beschreiben (Merkmale geordnet schildern), berechnen (Formel, Werte, Einheit, Ergebnis zeigen), erläutern (Zusammenhänge begründen), auswerten (Daten analysieren) und beurteilen (an Kriterien begründete Entscheidung treffen). Ein richtiger Zahlenwert ohne Einheit oder ohne Bezug auf die vorgegebenen Anforderungen reicht oft nicht aus, um technische Kompetenz nachzuweisen.

Nutze für jede umfangreichere Aufgabe eine Lösungsskizze: G für gegebene Daten, S für gesuchte Größe, P für physikalisches Prinzip, R für Rechenweg, K für Kontrolle. Markiere unbekannte Grenzwerte ausdrücklich als „nicht angegeben“ statt sie zu erfinden. Trenne Messwert, Prüfanzeige, Interpretation und Entscheidung: Eine Anzeige ist nicht automatisch ein nachgewiesener Riss; ein gemessener Härtewert allein ist keine Gesamtfreigabe.

Arbeitszeit und Fehlervermeidung

Trainiere in selbst festgelegten Lernphasen: zuerst sichere Basisaufgaben, dann mehrstufige Fälle und zuletzt Kontrollfragen. Das ist eine Lernstrategie, keine verbindliche Prüfungszeitregel. Vergleiche deine Lösungen mit einem Fehlerprotokoll: falsche Einheiten, verwechselte Ausgangsfläche und Bruchfläche, ungeeignete Formel, nicht belegte Normforderung, fehlende Rundungsangabe oder vorschnelle Gut-/Schlecht-Entscheidung. Leite aus jedem Fehler eine konkrete Gegenprobe ab.

Fachrechnen mit Einheiten und Plausibilität

Einheiten sicher umrechnen

Technische Spannungen werden häufig in N/mm² angegeben. Zahlenmäßig gilt 1 N/mm² = 1 MPa. Eine Kraft von 25 kN ist 25 000 N; 1 cm² sind 100 mm² und nicht 10 mm². Für eine runde Probe ist die Anfangsfläche A0 = π · d0² / 4; du setzt den Anfangsdurchmesser in Millimetern ein, wenn A0 in mm² herauskommen soll. Die Kraft wird in Newton eingesetzt, damit das Ergebnis als N/mm² beziehungsweise MPa erscheint.

Gesuchte Größe	Rechenbeziehung	Einheit und Kontrollfrage
Technische Spannung σ	σ = F / A0	N/mm² = MPa; wurde die Anfangsfläche benutzt?
Maximale technische Zugspannung Rm	Rm = Fm / A0	MPa; ist Fm tatsächlich die Höchstkraft?
Bruchdehnung A	A = (Lu − L0) / L0 · 100 %	%; ist Lu die Messlänge nach dem Bruch und Zusammenfügen?
Arithmetischer Mittelwert	x̄ = (x1 + ... + xn) / n	Einheit der Messwerte; Anzahl vollständig?
Spannweite	R = xmax − xmin	Einheit der Messwerte; gibt es auffällige Ausreißer?
Ultraschall-Laufweg im Impuls-Echo-Modell	s = c · t / 2	m; sind Schallgeschwindigkeit und Zeit konsistent?

Übung mit Lösungsweg: Die Anfangsfläche einer Probe beträgt 40 mm², die Höchstkraft 28 kN. Erst die Einheit ändern: Fm = 28 000 N. Dann Rm = 28 000 N / 40 mm² = 700 MPa. Gegenprobe: 700 N/mm² mal 40 mm² ergibt 28 000 N. Typischer Fehler: 28 statt 28 000 einsetzen; das Ergebnis wäre um den Faktor 1000 zu klein.

Rundung, signifikante Stellen und Datenqualität

Zwischenwerte sollten nicht zu früh gerundet werden. Dokumentiere die Genauigkeit passend zu den Eingabedaten und den Vorgaben der Aufgabe. Ein mathematisch korrektes Resultat ist noch kein gültiges Prüfergebnis, wenn Probenidentität, Messbedingungen, Gerätezustand oder Kalibriernachweis fehlen. Beispiel: Drei Härtewerte 219, 223 und 224 HBW liefern x̄ = 666 / 3 = 222 HBW und eine Spannweite von 5 HBW. Der Mittelwert beschreibt die Lage der Werte, die Spannweite ihre Streuung; aus drei Zahlen allein folgt noch keine gesicherte Aussage über die gesamte Charge.

Plausibilitätsprobe: Wenn eine Zugkraft größer wird, muss bei unveränderter Anfangsfläche die berechnete technische Spannung ebenfalls größer werden. Wenn eine Prüfdauer oder Schalllaufzeit in Mikrosekunden vorliegt, muss sie vor Rechnungen mit m/s in Sekunden umgerechnet werden.

Synthetische Laufzeitaufgabe zur Ultraschallprüfung

Ein rein mathematisches Übungsmodell setzt für einen Werkstoff c = 5900 m/s und für die gemessene Hin- und Rücklaufzeit t = 12 µs an. Die Umrechnung lautet t = 0,000012 s. Daraus ergibt sich s = 5900 m/s · 0,000012 s / 2 = 0,0354 m = 35,4 mm. Der Faktor 1/2 ist notwendig, weil der Impuls zum Reflektor und zurück läuft. Das Beispiel belegt weder die tatsächliche Schallgeschwindigkeit eines konkreten Bauteils noch eine Fehlerart oder eine Freigabe. Reale Ultraschallprüfungen verlangen geeignete Technik, Kalibrierung, Verfahren und qualifiziertes Personal.

Prüfverfahren, Kurven und Materialeigenschaften

Zugversuch und Spannungs-Dehnungs-Diagramm

Beim Zugversuch wird aus Kraft und Verlängerung eine technische Spannungs-Dehnungs-Kurve ermittelt. Kennwerte wie Rm (Zugfestigkeit), Rp0,2 (0,2-%-Dehngrenze, wenn passend angegeben) und A (Bruchdehnung) beschreiben unterschiedliche Materialeigenschaften. Lies die Achsen vor der Interpretation: Eine Kraft-Weg-Kurve ist nicht ohne Umrechnung eine Spannungs-Dehnungs-Kurve. Elastische Verformung ist grundsätzlich reversibel, plastische Verformung bleibt nach Entlastung teilweise erhalten.

Abbildung: Spannungs-Dehnungs-Kurve, englische Beschriftung (Sigmund, gemeinfrei). Die Kurve ist ein Erklärmodell und keine Kennlinie des Übungswerkstoffs.

Beispiel: Bei A0 = 50 mm² und Fm = 36 kN ergibt sich Rm = 36 000 / 50 = 720 MPa. Wenn du irrtümlich die verengte Bruchfläche verwendest, berechnest du nicht den vereinbarten technischen Zugfestigkeitskennwert. Notiere daher immer die Definition vor der Zahl.

Vertiefung anhand eines geprüften Hochschulangebots: RWTH Aachen: Zugversuch, Vorbereitung und Auswertung. Öffne und analysiere nur das Material; keine selbstständige Bedienung der Prüfanlage.

Härteprüfung und nachvollziehbare Verfahrenswahl

Abbildung: Prinzip der Brinellhärteprüfung (Lokilech / Nerdture, CC BY-SA; Lizenzhinweis im Quellenverzeichnis).

Abbildung: Eindrücke und Prüfprinzip nach Vickers (Freundchen, CC0).

Abbildung: Geometrie der Vickers-Eindruckmessung mit zwei Diagonalen (Bob Clemintime, CC BY-SA 4.0).

Verfahren	Messprinzip	Häufige schriftliche Denkfalle
Brinell (HBW)	Eindringkugel, geometrisch ausgewerteter Eindruck	Prüfkraft und Kugeldurchmesser oder Materialeignung ignorieren
Vickers (HV)	Diamantpyramide, zwei Eindruckdiagonalen	falsche Längeneinheit oder nur eine Diagonale ungeprüft verwenden
Rockwell (z. B. HRC)	bleibende Eindringtiefe unter festgelegter Prüflastfolge	Skalen und Eindringkörper ohne Begründung austauschen

Die Kennzahlen HBW, HV und HRC sind nicht willkürlich gleichzusetzen; eine Umwertung ist werkstoff- und regelwerksabhängig. Für eine Übung mit Vickersdaten kannst du zunächst die Diagonalen mitteln: d1 = 0,48 mm, d2 = 0,52 mm, damit d = 0,50 mm. Erst danach wird mit normgerechter Prüfbedingung und Formel gerechnet. Eine Abschätzung ohne Prüfbedingungen ersetzt keinen normkonformen Härtewert.

Geprüftes Fachvideo, HTW Berlin: Härteprüfung nach Brinell (2020).

Ergänzendes Video: Vergleich Brinell, Vickers und Rockwell, ingenieurkurse (2014).

Kerbschlag, Gefüge und fachrichtungsspezifische Interpretation

Abbildung: Pendelschlag und gekerbte Probe (Matthias Döll, gemeinfrei).

Der Kerbschlagbiegeversuch ermittelt unter festgelegten Prüfbedingungen die aufgenommene Schlagarbeit. Verwechsle Schlagarbeit in Joule nicht mit einer auf den Querschnitt bezogenen Größe in J/cm², falls eine solche Größe in der Aufgabe definiert wird. Ein beispielhaftes Rechenmodell mit 60 J und 0,80 cm² liefert 75 J/cm². Für eine fachliche Bewertung sind Prüftemperatur, Probengeometrie und vereinbarte Anforderungen wesentlich.

Abbildung: Vereinfachtes Eisen-Kohlenstoff-Phasendiagramm (AG Caesar, CC BY-SA 4.0); es ist ausdrücklich schematisch und nicht zur präzisen thermodynamischen Prozessauslegung geeignet.

Die Metallografie verbindet Gefügebeschreibungen mit der Entstehung und den Eigenschaften eines Werkstoffs. In der Metalltechnik können etwa Härtezustand und Gefüge wichtig sein, in der Wärmebehandlungstechnik der Zusammenhang von Prozess und Eigenschaft. In der Kunststofftechnik stehen je nach Aufgabe beispielsweise zeit- und temperaturabhängige Verformung und thermische Kenngrößen im Vordergrund; in der Systemtechnik die Auswahl und Bewertung von zerstörungsfreien Prüfprozessen. Für konkrete Prüfbedingungen gelten die einschlägigen aktuellen Normen und Arbeitsanweisungen, nicht diese vereinfachten Lernbilder.

Schadensanalyse, Messqualität und Prüfanweisungen

Zerstörend, zerstörungsfrei und anzeigebasiert unterscheiden

Eine zerstörende Prüfung beeinflusst oder zerstört typischerweise eine Probe, während eine Zerstörungsfreie Prüfung Schäden oder Inhomogenitäten möglichst ohne entsprechende Veränderung des untersuchten Bauteils nachweisen soll. Sichtprüfung, Eindringprüfung, Magnetpulverprüfung und Ultraschallprüfung haben unterschiedliche Einsatzgrenzen. Magnetpulverprüfung setzt insbesondere einen geeigneten ferromagnetischen Werkstoff voraus. Ultraschall benötigt eine passende Schallausbreitung, einen geeigneten Prüfaufbau und die Auswertung von Laufzeiten und Signalen.

Abbildung: Magnetisches Streufeld bei einer Unregelmäßigkeit (Miroslav Roxer, CC0).

Abbildung: Sichtbare Anzeige an einem Gussstück bei einer Magnetpulverprüfung (K. Krallis, CC0).

Abbildung: Beispiel eines älteren Ultraschallprüfgeräts (Abhijit Nandi, CC BY-SA 3.0).

Vierstufige schriftliche Auswertung: Beobachtung protokollieren → Anzeige nach vorgegebener Arbeitsanweisung bewerten → mögliche Ursachen als Hypothesen formulieren → Nachprüfung oder Eskalation begründen. Eine Anzeige kann verfahrens- oder geometriebedingt sein; ihre Zulässigkeit ergibt sich nicht aus einem Foto allein.

Fehlerbaum und Beispiel für einen Prüfbericht

Bei einer auffälligen Messung unterscheide mögliche Ursachen systematisch: Werkstoff (Gefüge, Einschlüsse), Probe (Geometrie, Vorbereitung), Methode (Messprinzip, Auflösung), Prüfmittel (Kalibrier- und Funktionsstatus), Umgebung (Temperatur), Auswertung (Einheit, Formel, Übertragungsfehler). Führe keine unbelegte Ursache als Tatsache an.

Berichtsfeld	Beispiel eines synthetischen Eintrags
Prüfling/Teilkennzeichen	Lehrprobe M-17, fiktiver Datensatz
Auftrag und Prüfumfang	Kennwerte vergleichen und Oberflächenanzeige beurteilen
Datengrundlage	Kraft, Anfangsdurchmesser, Anfangs- und Bruchmesslänge, Härtemessreihe, Anzeige
Rechenweg	Formeln, Originalwerte, Umrechnungen und gerundete Ergebnisse vollständig angegeben
Entscheidung	„Lehrmodell: Anforderung nicht vollständig erfüllt; keine Freigabe“
Offene Fragen	Anzeige durch qualifiziertes Prüfpersonal und gültige Anweisung beurteilen lassen

Wer eine Prüfaufgabe beurteilt, muss die Rückverfolgbarkeit zwischen Probe, Messreihe und Bericht erhalten. Berufstypische Regelwerke und Prüfmittelangaben dürfen nicht erfunden werden. Eine fehlende Prüfanforderung führt zu „Bewertung nicht möglich“, nicht automatisch zu „in Ordnung“.

Qualitätsmanagement und Wirtschafts- und Sozialkunde

Erkläre in schriftlichen Aufgaben, warum Dokumentation, Prüfmittelüberwachung, Arbeitsschutz, Umweltaspekte, Kommunikation und Nachbesserungswege zusammengehören. Eine Nachprüfung kann Kosten verursachen, aber eine unbegründete Freigabe kann besonders hohe Folgeschäden erzeugen. Die wirtschaftliche Abwägung hebt gesetzliche Schutzpflichten nicht auf. In der Wirtschafts- und Sozialkunde kannst du Rechte, Pflichten, Vertrags- und Mitwirkungsfragen an einen allgemeinen Ausbildungsfall knüpfen; prüfe dafür die jeweils geltenden Rechtsgrundlagen.

Vollständiger Modellfall mit Musterlösung und Bewertungsraster

Prüfauftrag und ausschließlich synthetische Daten

Fiktiver Auftrag „M-17“ in der Fachrichtung Metalltechnik: Eine imaginäre Liefercharge soll anhand schriftlich vorliegender Zugversuchs-, Härte- und Oberflächenprüfdaten mit einer frei erfundenen Lernspezifikation verglichen werden. Du bedienst keine Anlage und prüfst kein reales Bauteil. Die Werte sind nicht aus einer Norm, einem Betrieb oder einer Originalprüfung entnommen.

Ausgangsgröße	Synthetischer Wert	Lernanforderung
Anfangsdurchmesser d0	8,00 mm	Anfangsfläche bestimmen
Höchstkraft Fm	35,8 kN	Rm zwischen 690 und 750 MPa
Kraft zum vereinbarten Rp0,2-Kennwert	23,5 kN	Rp0,2 mindestens 460 MPa
Messlänge L0 und nach Bruch Lu	40,0 mm und 48,8 mm	A mindestens 20 %
Härtewerte	219, 223, 224 HBW	Mittelwert von 215 bis 240 HBW
Dokumentierte Oberflächenanzeige	Länge 7 mm	In dieser fiktiven Lernregel höchstens 5 mm

Fragen zum Fall: Berechne A0, Rm, Rp0,2, A, den Härtemittelwert und die Spannweite. Vergleiche jeden Wert mit dem jeweiligen Lernsoll. Triff eine begründete Gesamtentscheidung und benenne die Grenzen dieser Modellbeurteilung.

Vollständiger Rechenweg

Schritt 1 – Anfangsfläche: A0 = π · d0² / 4 = π · (8,00 mm)² / 4 = 16π mm² = 50,27 mm² (gerundet).

Schritt 2 – Zugfestigkeit: Fm = 35,8 kN = 35 800 N. Rm = 35 800 N / 50,265... mm² = 712,2 MPa. Vergleich: 690 bis 750 MPa; erfüllt.

Schritt 3 – Dehngrenze: Fp0,2 = 23,5 kN = 23 500 N. Rp0,2 = 23 500 N / 50,265... mm² = 467,5 MPa. Vergleich: mindestens 460 MPa; erfüllt. Die Zuordnung der Kraft zum 0,2-%-Kennwert ist eine gegebene Modellannahme; in einem realen Datensatz wäre ihre Ermittlung aus der Kurve zu prüfen.

Schritt 4 – Bruchdehnung: A = (48,8 mm − 40,0 mm) / 40,0 mm · 100 % = 8,8 / 40,0 · 100 % = 22,0 %. Vergleich: mindestens 20 %; erfüllt.

Schritt 5 – Härte: x̄ = (219 + 223 + 224) / 3 HBW = 222 HBW. Spannweite R = 224 − 219 = 5 HBW. Vergleich: Mittelwert 215 bis 240 HBW; erfüllt. Zusätzliche Streuungsgrenzen enthält der Auftrag nicht; deshalb erfinden wir keine.

Schritt 6 – Anzeige: 7 mm sind größer als die fiktiv erlaubten 5 mm. Diese Teilanforderung ist nicht erfüllt. Ein reales Verfahren müsste zunächst sicherstellen, welche Art von Anzeige vorliegt und welche verbindliche Prüfanweisung anzuwenden ist.

Schritt 7 – Gesamtbefund: Zwar entsprechen alle genannten Zug- und Härtekennwerte dem Lernsoll, doch die dokumentierte Oberflächenanzeige überschreitet den fiktiven Grenzwert. Gesamtentscheidung im Lernmodell: nicht in Ordnung; keine Freigabe. Empfohlen werden eine dokumentierte Rückfrage und die fachlich angeleitete Bewertung der Anzeige. Aus dem Modell folgen ausdrücklich keine reale Produktsperrung, Maschinenfreigabe oder sicherheitstechnische Anweisung.

Bewertungsraster für die schriftliche Bearbeitung

Kriterium	Nachweis	Modellpunkte
Größen und Einheiten	Ausgangswerte, kN nach N, mm² und MPa richtig	3
Fläche und Festigkeiten	A0, Rm und Rp0,2 mit nachvollziehbarer Formel und Rechnung	5
Dehnung und Statistik	A, Härtemittelwert und Spannweite richtig	4
Kriterienvergleich	Alle fünf Anforderungsgruppen einzeln geprüft	3
Entscheidung und Begründung	Überschreitung der Anzeige berücksichtigt, keine voreilige Freigabe	3
Qualität und Grenzen	Synthetische Normgrenzen und offene Bewertung benannt	2
Gesamt	Pädagogische Orientierung, keine amtliche IHK-Punkteverteilung	20

Musterfeedback: Eine Antwort mit 712 MPa und „Bauteil gut“ enthält trotz richtiger Festigkeitsrechnung einen entscheidenden Beurteilungsfehler. Eine Antwort mit allen sechs berechneten Größen, Vergleichsübersicht, nachvollziehbarer Nichtfreigabe im Modell und offenen Fragen erfüllt hingegen die Lernziele. Zeichne zur Selbstkontrolle ein eigenes Ergebnistableau: Kennwert, Formel, Ergebnis, Einheit, Soll, Urteil.

Interaktive Aufgaben

Multiple-Choice-Quiz mit zehn Fachfragen

Welche Aussage beschreibt die Ausbildungsstruktur der Werkstoffprüfer korrekt? (Die gestreckte Abschlussprüfung besteht aus Teil 1 und Teil 2) (!Es gibt ausschließlich eine abschließende theoretische Einzelprüfung) (!Alle Fachrichtungen besitzen identische fachlichen Prüfungsbereiche) (!Eine Zwischenprüfung ersetzt die Abschlussprüfung vollständig)

Rückmeldung: In der gestreckten Abschlussprüfung gehören beide Teile zusammen; die fachrichtungsspezifischen Bereiche ergeben sich aus der Ausbildungsordnung.

Welche Einheit ist zahlenmäßig mit N pro Quadratmillimeter identisch? (Megapascal) (!Kilogramm) (!Kilowatt) (!Kubikmeter)

Rückmeldung: Ein Newton pro Quadratmillimeter entspricht einem Megapascal; vor der Division muss die Kraft in Newton vorliegen.

Welche Fläche wird zur Berechnung der technischen Zugfestigkeit Rm verwendet? (Die Anfangsquerschnittsfläche der Probe) (!Die nach dem Bruch gemessene kleinste Fläche) (!Die gesamte Mantelfläche der Probe) (!Die Oberfläche des Spannzeugs)

Rückmeldung: Die technische Spannung verwendet die Anfangsfläche; eine spätere Einschnürung ändert die Ausgangsdefinition nicht.

Eine Höchstkraft von 30 kN wirkt auf 50 Quadratmillimeter Anfangsfläche. Wie groß ist Rm? (600 MPa) (!60 MPa) (!1500 MPa) (!0,6 MPa)

Rückmeldung: 30 kN entsprechen 30 000 N; geteilt durch 50 mm² ergibt das 600 MPa.

Was beschreibt die Bruchdehnung A beim Zugversuch? (Die relative bleibende Verlängerung einer festgelegten Messlänge bis zum Bruch) (!Die größte Kraft dividiert durch die Masse) (!Die Härte des Prüfkörpers in Prozent) (!Die Schallgeschwindigkeit im Probenquerschnitt)

Rückmeldung: A vergleicht die Länge nach dem Bruch mit der ursprünglichen Messlänge und wird in Prozent angegeben.

Welche Aussage zur Vickers-Härteprüfung ist zutreffend? (Ein Diamantpyramideneindruck wird anhand seiner Diagonalen ausgewertet) (!Das Ergebnis wird ausschließlich über den Schalllaufweg berechnet) (!Ein ferromagnetischer Werkstoff ist zwingend erforderlich) (!Eine Rockwellskala kann ohne Weiteres als Vickerswert notiert werden)

Rückmeldung: Die Eindruckgeometrie ist maßgeblich; Härteskalen sind nicht beliebig austauschbar.

Wann muss eine Impuls-Echo-Laufzeit im einfachen Tiefenmodell halbiert werden? (Wenn die angegebene Zeit Hinweg und Rückweg des Schallimpulses umfasst) (!Wenn zwei Messpersonen beteiligt sind) (!Wenn der Werkstoff magnetisch ist) (!Wenn die Probe nur halb so schwer ist)

Rückmeldung: Der reflektierte Schall legt den Weg zum Reflektor zweimal zurück; deshalb steht in der Gleichung der Faktor ein Halb.

Drei Härtewerte sind 219, 223 und 224 HBW. Welcher Mittelwert ist korrekt? (222 HBW) (!224 HBW) (!5 HBW) (!666 HBW)

Rückmeldung: Die Summe 666 wird durch die Anzahl drei geteilt. Die Spannweite wäre separat 5 HBW.

Was ist der wichtigste Befund im synthetischen Modellfall M-17? (Die Oberflächenanzeige überschreitet die erfundene Lernanforderung) (!Die Zugfestigkeit beträgt nur 71 MPa) (!Alle Anforderungen sind gleichzeitig erfüllt) (!Der Härtemittelwert überschreitet 240 HBW)

Rückmeldung: Auch ein einzelnes nicht erfülltes Kriterium muss vor der Gesamtaussage berücksichtigt werden.

Welche Vorgehensweise ist bei fehlenden Grenzwerten fachlich vertretbar? (Fehlende Angaben kennzeichnen und eine verbindliche Prüfvorgabe anfordern) (!Passende Grenzwerte aus dem Bauchgefühl festlegen) (!Die Probe ohne Datennachweis für gut erklären) (!Ein Prüfprotokoll ohne Einheiten abschließen)

Rückmeldung: Ohne definierte Akzeptanzkriterien ist eine belastbare Bewertung nicht möglich.

Memory: Fachbegriffe zuordnen

Anfangsfläche	Querschnitt einer Zugprobe vor der Belastung
Zugfestigkeit	Maximale technische Zugspannung aus Höchstkraft und Ausgangsfläche
Dehngrenze	Kennwert für den Beginn einer definierten bleibenden Verformung
Spannweite	Abstand zwischen größtem und kleinstem Messwert
Kalibrierung	Ermittlung der Beziehung zwischen Anzeige und Referenzwerten
Prüfprotokoll	Rückverfolgbare Dokumentation von Durchführung und Ergebnissen

Drag-and-drop: Prüfhandlungen und Zwecke

Ordne den passenden Begriff zu.	Erläuterung
Einheitenkontrolle	Verhindert einen Faktorfehler beim Umrechnen von Kilonewton
Plausibilitätsprobe	Kontrolliert die sinnvolle Größenordnung eines Ergebnisses
Prüfmittelauswahl	Bezieht Messbereich und Eignung auf den Auftrag
Anzeigenbewertung	Vergleicht Beobachtungen mit vorgegebenen Annahmekriterien
Rückverfolgbarkeit	Ordnet Messwerte eindeutig einer Probe und einem Auftrag zu

Kreuzworträtsel: Kernbegriffe

Zugversuch	Welche mechanische Prüfung liefert ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm?
Brinell	Wie heißt die nach einem schwedischen Ingenieur benannte Härteprüfung mit Kugel?
Streckgrenze	Welcher Fachbegriff bezeichnet eine Grenze zwischen elastischem und plastischem Verhalten bei passenden Werkstoffen?
Kerbschlag	Wie lautet das erste Wort des Fachbegriffs für einen Pendelschlagversuch mit gekerbter Probe?
Metallografie	Wie heißt die Lehre und Untersuchung der metallischen Gefügestruktur?
Prüfprotokoll	Wie heißt das strukturierte Dokument zur rückverfolgbaren Aufzeichnung eines Prüfvorgangs?

LearningApps: weitere Übungen suchen

Suche zusätzliche Zuordnungs- und Wiederholungsübungen. Externe Treffer stammen von Dritten und sind fachlich und urheberrechtlich eigenständig zu prüfen; die Suche selbst ist keine Zusage für eine bestimmte App.

Lückentext: Lösungsstrategie und Grundbegriffe

Die Zugfestigkeit ergibt sich aus der Höchstkraft und der

der Probe.

Eine Kraft von 25 kN entspricht

Newton.

Ein Newton pro Quadratmillimeter entspricht einem

.

Die Bruchdehnung wird üblicherweise in

angegeben.

Bei einer Impuls-Echo-Prüfung umfasst die Laufzeit den Hinweg und den

.

Der Mittelwert der Messwerte 219, 223 und 224 beträgt

.

Die Differenz aus größtem und kleinstem Wert heißt

.

Ein prüfbarer Bericht enthält immer nachvollziehbare

.

Eine Prüfungsaufgabe mit dem Operator beurteilen erfordert eine begründete

.

Wenn ein verbindlicher Grenzwert fehlt, ist die technische Bewertung noch nicht

.

Eine dokumentierte Anzeige darf nicht automatisch mit einem bestätigten

gleichgesetzt werden.

Der Modellfall M-17 endet aufgrund der zu langen Anzeige mit einer

.

Offene Aufgaben

Bearbeite genau die folgenden zwölf Arbeitsaufträge auf Papier oder digital. Nutze ausschließlich fiktive Messwerte, veröffentlichte Bilder und ungefährliche Schulmaterialien. Reale Maschinen-, Gefahrstoff-, Elektro- und sonstige Gesundheitsarbeiten erfolgen ausschließlich qualifiziert angeleitet.

Leicht

Einheitenumrechnung: Fertige eine einseitige Karte mit N, kN, mm², cm², MPa und jeweils einer Gegenprobe an.
Zugversuch: Beschrifte eine eigene schematische Spannungs-Dehnungs-Kurve und erkläre Rm, Rp0,2 und A in eigenen Worten.
Prüfverfahren: Erstelle eine Zuordnungstabelle mit Brinell, Vickers, Rockwell, Zugversuch und Magnetpulverprüfung sowie ihrem Messprinzip.
Prüfprotokoll: Entwirf ein leeres Protokollformular für eine fiktive Probe mit Platz für Identität, Einheit, Ergebnis und offenes Prüfkriterium.

Standard

Fachrechnen: Berechne Rm für drei fiktive Proben mit 20 kN und 40 mm², 30 kN und 50 mm² sowie 42 kN und 60 mm²; kontrolliere jedes Ergebnis rückwärts.
Fehleranalyse: Erkläre in einem kommentierten Schaubild drei typische Rechen- oder Auswertungsfehler und eine passende Gegenprobe zu jedem Fehler.
Zerstörungsfreie Prüfung: Vergleiche Sichtprüfung, Eindringprüfung, Magnetpulverprüfung und Ultraschallprüfung nach Nachweisziel, Eignung und Grenzen ohne praktische Durchführung.
Messdaten: Erstelle aus der synthetischen Härtereihe 219, 223, 224 HBW eine Tabelle, berechne Mittelwert und Spannweite und reflektiere die Aussagegrenzen.

Schwer

Schadensanalyse: Entwickle für eine unbekannte Oberflächenanzeige einen schriftlichen Fehlerbaum mit mindestens vier plausiblen Ursachen und passenden Daten für eine Entscheidung.
Qualitätsmanagement: Schreibe zum Modellfall M-17 einen Prüfbericht mit vollständig prüfbarer Nichtfreigabe im Lernmodell, Eskalationsweg und Risikohinweis.
Werkstoffprüfung: Vergleiche eine metallische und eine polymere fiktive Prüfaufgabe und begründe, welche Materialeigenschaften die Verfahrenswahl jeweils bestimmen.
Prüfungsstrategie: Erstelle eine eigenständige anspruchsvolle Musteraufgabe für deine Fachrichtung einschließlich synthetischer Daten, vollständigem Rechenweg, Kriterien und Bewertungsraster.

Lernkontrolle

Anforderungsanalyse: Formuliere für den Modellfall alle gegebenen Größen und alle offenen Annahmen; erkläre, warum beides getrennt werden muss.
Berechnungsprüfung: Eine Musterlösung teilt 35,8 kN direkt durch 50,27 mm² und schreibt 0,712 MPa. Finde den konkreten Fehler und korrigiere die Lösung vollständig.
Datenauswertung: Begründe, warum ein Härtemittelwert von 222 HBW nicht die Homogenität einer gesamten Charge beweist.
Verfahrenswahl: Erkläre anhand einer nicht ferromagnetischen fiktiven Probe, warum Magnetpulverprüfung möglicherweise ungeeignet ist, und nenne Informationsbedarf für Alternativen.
Bewertungskompetenz: Bewerte eine Prüfaufgabe mit erfüllter Festigkeit, aber fehlendem Prüfnachweis zur Oberflächenqualität, ohne eine unbegründete Freigabe auszusprechen.
Wirtschafts- und Sozialkunde: Leite aus einem fiktiven Zeitdruckkonflikt drei rechtlich und organisatorisch verantwortbare Schritte für die Qualitätssicherung ab.
Transfer: Verfasse eine fachrichtungsspezifische Reflexion: Welche Regeln aus der Ausbildungsordnung sind für deine Prüfung maßgeblich, und welche schriftlichen Übungsbereiche leitest du daraus ab?

Lernnachweis

Dein Portfolio soll eine markierte und kommentierte Prüfungsaufgabe, eine Formel- und Einheitenübersicht, mindestens zwei vollständig gelöste Rechnungen mit Gegenprobe, eine beschriftete Kurve oder Verfahrensskizze, eine Auswertung von Messdaten, einen begründeten fachrichtungsspezifischen Prüfmittelvergleich, den vollständigen Musterfall M-17 mit Prüfurteil sowie ein persönliches Fehler- und Verbesserungsprotokoll enthalten.

Ein überzeugender Lernnachweis zeigt nicht nur richtige Zahlen: Du erklärst, warum eine Formel passt, wie du ihre Einheit prüfst, welche Unsicherheiten bestehen und welche Anforderungen eine Entscheidung tragen. Kontrolliere selbst mithilfe des 20-Punkte-Modellrasters; es ist ausdrücklich keine offizielle Prüfungsbewertung.

OER und Wikipedia

Offizielle und frei erreichbare Grundlagen:

BIBB: Werkstoffprüfer, Fachrichtung Metalltechnik – Berufsprofil, Dauer, vier Fachrichtungen und Rechtsgrundlagen.
Bundesrecht: Werkstoffprüferausbildungsverordnung – konsolidierte Ausbildungsordnung von 2013 mit Änderung 2014; für bindende Prüfungsdetails maßgeblich.
KMK-Rahmenlehrplan – berufsschulische Lernfelder; im Zweifelsfall aktuelle Beschlussfassung prüfen.
RWTH Aachen: Zugversuch – erklärende Versuchs- und Auswertungsdarstellung.
HTW Berlin: Zugversuch – ergänzendes Hochschulvideo (externer Link).

Wikipedia: Der deutschsprachige Überblick ist ein Einstieg, keine bindende Prüf- oder Normvorschrift:

Geprüfte Abbildungen und Nutzungsrechte

Alle folgenden Dateinamen wurden auf Wikimedia Commons mit Bildbeschreibung und Lizenzangabe abgeglichen. Die jeweils konkrete Urhebernennung und Lizenz bleiben beim Wiederverwenden zu beachten. Medien zeigen Verfahren beispielhaft und dienen nicht der praktischen Freigabe.

Eingebundene Datei	Nachweis der Quelldatei	Urheberangabe	Rechteangabe
File:Stress-strain curve.svg	Commons-Dateiseite	Sigmund	Gemeinfrei, laut Dateiseite
File:BrinellHardness.svg	Commons-Dateiseite	Lokilech; SVG-Bearbeitung Nerdture	CC BY-SA 2.5, 2.0 und 1.0; Lizenz
File:Vickers hardness.svg	Commons-Dateiseite	Freundchen	CC0 1.0
File:Vickers Hardness Indent.svg	Commons-Dateiseite	Bob Clemintime	CC BY-SA 4.0
File:Charpy impact test sketch.svg	Commons-Dateiseite	Matthias Döll	Gemeinfrei, laut Dateiseite
File:Iron carbon phase diagram.svg	Commons-Dateiseite	AG Caesar	CC BY-SA 4.0
File:Defect in MPI.svg	Commons-Dateiseite	Miroslav Roxer	CC0 1.0
File:MT inspection of cast piece-P6160133A.jpg	Commons-Dateiseite	K. Krallis, SV1XV	CC0 1.0
File:Ultrasonic Testing Machine showing readings.jpg	Commons-Dateiseite	Abhijit Nandi	CC BY-SA 3.0

Fachvideos und Rechtehinweise

Video	Quelle	Anbieter	Rechte und Einbindung
https://www.youtube.com/watch?v=6LZjsmc0OyY	Härteprüfung nach Brinell	Werkstofftechnik – HTW Berlin, 2020	YouTube-Video des jeweiligen Rechteinhabers; Einbettung über den veröffentlichten YouTube-Player, keine freie Nachnutzung behauptet
https://www.youtube.com/watch?v=ZUBu6iRW0eM	Brinell, Vickers und Rockwell	ingenieurkurse, 2014	YouTube-Video des jeweiligen Rechteinhabers; Einbettung über den veröffentlichten YouTube-Player, keine freie Nachnutzung behauptet

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