Table Of ContentIntegrierte Schadenanalyse
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Karlheinz G. Schmitt-Thomas
Integrierte Schadenanalyse
Technikgestaltung und das
System des Versagens
3. Auflage
Karlheinz G. Schmitt-Thomas
T.U. München
München
Deutschland
ISBN 978-3-662-46133-4 ISBN 978-3-662-46134-1 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-662-46134-1
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Vorwort zur 3. Auflage
Nachdem mit der ersten Auflage die kennzeichnenden Merkmale von Schäden sowie
die Untersuchungsmethoden und die Systematik der Schadenuntersuchung abgehandelt
wurden, konnten mit der zweiten Auflage Praxisbeispiele für die Durchführung der sys-
tematischen Schadenuntersuchungen abgehandelt werden. Mit der dritten Auflage wird
nun dargestellt wie folgenschwere Versagensfälle bis zu Katastrophen auf Schadenabläu-
fen beruhen, die in konsequenter Anwendung von Erkenntnissen aus vorangegangenen
Schäden vorhersehbar und vermeidbar gewesen wären. Es zeigt sich aber auch wie aus
solchen Ereignissen im spezifischen Umfeld weitere Erfahrungen gewonnen werden kön-
nen. Insoweit verbindet der Autor die Hoffnung dass aus einer in die Ingenieurwissen-
schaften integrierten Schadenanalyse wertvolle Erkenntnisse für die technische Sicherheit
zu gewinnen sind. Dies erscheint umso wichtiger als unter dem Druck des Marktes in
immer schneller ablaufenden Entwicklungszyklen Neuerungen entstehen die nicht immer
die Zuverlässigkeit und Reife besitzen die nach dem Stand der Technik und Wissenschaft
möglich wären. So wird gerade jetzt während der Produktionsvorbereitung zu dieser Auf-
lage vom Rückruf von bis zu 13 Mio. PKWs berichtet, wegen lebensgefährlichen Fehl-
funktionen von Airbags.
Mein Dank und Anerkennung gilt Frau Manuela Hoßfeld für das Schreiben des Manu-
skripts und für Ihre Kommunikation mit dem Verlag um alle formalen Voraussetzungen
für die Produktion der Neuauflage zu schaffen. Ganz besonders ist dem Verlag vornehm-
lich Herrn Lehnert und Frau Bromby zu danken für ihr aktives Interesse an der Neuauf-
lage der „Schadenanalyse“, womit die Bedeutung des Fachgebiets für eine technische
Entwicklung bei Sicherheit und Zuverlässigkeit unterstrichen wird.
V
Vorwort zur 2. Auflage
Mit der ersten Auflage des vorgelegten Buchs wurde der Versuch unternommen, die
Schadenanalyse als geschlossenes Wissensgebiet zusammenhängend darzustellen. Neben
den Untersuchungsmethoden und den Morphologien von Schäden nimmt eine zentrale
Stellung dabei die systematische Vorgehensweise nach speziellen Regeln ein. Die durch-
weg positive Aufnahme der ersten Auflage machte außer einigen kleinen Korrekturen nur
wenig Änderungen erforderlich. Als wesentliche und notwendige Ergänzung wurden in
der zweiten Auflage die Fallstudien zu Schadenuntersuchungen erheblich erweitert. Be-
sonders wurde dabei darauf geachtet, die Regeln zum Vorgehen bei der Schadenanalyse
konsequent anzuwenden, indem von Untersuchungsschritt zu Untersuchungsschritt bis
zur Ursache und der Auslösung des Schadens vorgedrungen wird.
Die Schadenfälle lehnen sich an die praktische Arbeit des Instituts für Schadenanalyse
IST GmbH an. Bei der Ausarbeitung der Fälle ist besonders der Leiter dieses Bereichs,
Herrn Dr.-Ing. Ralph Malke, zu nennen, dem ich für seine Arbeit sehr danke. Dank gebührt
ebenfalls dem Leiter des Bereiches Forschung und Entwicklung bei der IST GmbH, Herrn
Dr.-Ing. Stephan Schmitt, der mir bei der Bildauswahl und -zusammenstellung ebenso
wie beim Korrekturlesen wertvolle Unterstützung leistete. Schließlich sei in den Dank
eingeschlossen meine Sekretärin, Frau Ingrid Köstler, die in bereitwilliger Mehrarbeit das
Schreiben der Manuskripterweiterung übernommen hat. Ebenfalls sei auch dieses Mal
wieder dem Springer-Verlag gedankt für seine Kooperationsbereitschaft und Unterstüt-
zung bei der Manuskripterstellung.
München, im Mai 2004 em. Univ. Prof. Dr.-Ing. Kh. G. Schmitt-Thomas
VII
Vorwort zur 1. Auflage
Die Aufgabe des Ingenieurs ist nicht damit erfüllt, naturwissenschaftliche Erkenntnisse in
technische Anwendungen umzusetzen. Technik und Technologien können ihren Nutzen
für die Gesellschaft und den Einzelnen erst dann bringen, wenn sie sicher und zuverlässig
sind. Dies aber erfordert, Risiken zu erkennen und Sicherheit zu gestalten durch die fach-
gerechte Analyse von Mängeln, Fehlern und Schäden, wie sie stets mit der Anwendung
unserer Technik, insbesondere aber mit der Einführung von neuen Technologien verbun-
den sind.
Mit diesem Buch „Integrierte Schadenanalyse – Technikgestaltung und das System
des Versagens“ habe ich versucht, meine mehr als 35jährige Erfahrung in der Schaden-
forschung zusammenzufassen. Herangeführt wurde ich an dieses faszinierende Gebiet
des Ingenieurwesens durch Herrn Dr.-Ing. E. J. Pohl, damals Mitglied des Vorstands der
Allianz Versicherung AG, der mich zu seiner Zeit als jungen Ingenieur mit dem Aufbau
und der späteren Leitung eines Schadenforschungsinstituts beauftragte, das als das größte
seiner Art in Europa galt. In dieser Aufgabe fand ich stete Unterstützung durch meinen
Lehrer, Herrn Professor Dr.-Ing. habil. Heinz Borchers, dessen Lehrstuhl ich später als
Nachfolger übernehmen durfte. Beiden Persönlichkeiten gilt meine tief empfundende
Dankbarkeit für meine frühe Förderung und Unterstützung, mit der die Grundlage für
meinen Werdegang und nicht zuletzt für diese Darstellung der Schadenanalyse geschaffen
wurde. Von Herrn Dr.- Ing. E. J. Pohl wurde darüber hinaus dem Lehrstuhl von Professor
Dr.-Ing. H. Borchers umfangreiches Bildmaterial aus seiner einzigartigen Sammlung von
Schadenfällen überlassen, das in dieses Buch teilweise Eingang gefunden hat.
Zahlreiche Beispiele, insbesondere zur Beschreibung von Planung und Durchführung
von Schadenanalysen sowie der Ableitung der Untersuchungsergebnisse stammen aus der
aktuellen Arbeit des Instituts für Schadenanalyse IST GmbH in München, dessen techni-
schen Leiter, Herrn Dr.-Ing. R. Malke, und dessen Mitarbeitern ich meinen Dank ausspre-
che. Mit gesonderten Abhandlungen haben zu diesem Buch beigetragen
• Herr Dr.rer.nat. Wolfgang Loos, Abschn. 9.4 „Feinstrukturuntersuchungen“
• Herr Dr.-Ing. Ralph Malke, Abschn. 10.1 „Polymere Kurzfaserverbundwerkstoffe“
IX
X Vorwort zur 1. Auflage
• Herr Dipl.-Ing. Tobias Hiermer und Herr Dr.-Ing. Ralph Malke, Abschn. 10.2 „Lang-
faser- und Gewebeverbundwerkstoffe“
• Herr Dipl.-Phys. Josef Mittermeier und Frau Dipl.-Ing. Christine Schubert, Abschn. 10.3
„Technische Keramik“
Diesen Autoren gilt mein Dank und meine Anerkennung für ihre Mithilfe bei der Abrun-
dung des thematischen Inhalts des Buches.
Herr Dr. W. Loos hat es in bewährter Weise übernommen, das Manuskript einer kriti-
schen Durchsicht zu unterziehen und Anregungen zu geben. Von Herrn Dipl.-Ing. Stephan
Schmitt wurde das umfangreiche Bildmaterial bearbeitet und die Stimmigkeit der Bild-
unterschriften mit dem Text überprüft. Beiden Herren aufrichtigen Dank für ihre wertvolle
und unverzichtbare Kleinarbeit.
Schließlich seien in meinen Dank eingeschlossen alle diejenigen, die mir mit ihrem
Rat und ihrer Erfahrung zur Seite standen. Nicht zuletzt ist dabei meine Sekretärin, Frau
I. Köstler, zu erwähnen, die in stets bereitwilliger Mehrarbeit das Schreiben des Manu-
skriptes übernahm.
Wie immer dann, wenn das Schreiben eines Buchmanuskripts neben den aktuellen
Verpflichtungen und der Tagesarbeit vorgenommen werden muß, kommt vieles im per-
sönlichen Umfeld zu kurz. Für das große Verständnis für diese Situation und für die stets
erwiesene Geduld danke ich meiner Frau Annette sehr herzlich.
Schließlich möchte ich in meinen Dank einschließen den Springer Verlag für sein Inte-
resse an diesem Manuskript und für seine verständnisvolle Betreuung.
München, Januar 1999 em. Univ. Prof. Dr.-Ing. Kh. G. Schmitt-Thomas
Einführung
Technische Entwicklung ist ein Prozeß, der sich nicht in Laborversuchen, Simulations-
untersuchungen und Testläufen vollständig zum Abschluß bringen läßt. Erfahrungen aus
dem Verhalten in vielfältigem Praxiseinsatz unter den dort auftretenden außergewöhn-
lichen und unvorhersehbaren Bedingungen und Konstellationen sind unverzichtbar, um
optimale Gestaltung und Ausführung von Bauteilen, Maschinen, Anlagen und Geräten zu
erreichen. Die Praxis stellt somit das Versuchsfeld dar, das Erkenntnisse zu liefern in der
Lage ist, um Technik so zu gestalten, daß diese weitest möglich sicher und zuverlässig in
allen Situationen ist. Dieses Buch wendet sich entsprechend an Ingenieure aller Fachrich-
tungen und in allen Funktionen. Der Entwickler, der Fertigungsingenieur, der Betreiber,
der Kundendienstingenieur und der Überwacher sind in gleicher Weise angesprochen.
Um aus dem Verhalten und dem Versagen der Technik im praktischen Einsatz die
richtigen Schlüsse zu ziehen, ist ein streng folgerichtiges Vorgehen bei der Untersuchung
von Stör- und Schadenfällen erforderlich. Dabei sind die Merkmale an Schadenteilen und
Vergleichsteilen im Zusammenhang mit den Schadenumständen und mit den aus Prüfun-
gen bekannten Bauteileigenschaften zu sehen. Aus dem vollständig nachzuvollziehenden
Schadenablauf sind die Maßnahmen zur Schadenverhütung abzuleiten. Dieser Prozeß
wird allerdings nie zu einem Abschluß kommen, weil eine sich ständig weiterentwickeln-
de Technik immer wieder zu Neuland führt, das auch wieder neue Risiken und Schaden-
fälle beinhaltet, die erneuter Aufklärung und Erkenntnisgewinnung bedürfen. Technische
Entwicklung bleibt damit immer in gewissem Maße ein iterativer Prozeß des trial and
error.
Hier soll der Versuch unternommen werden, das Gebiet der Schadenanalyse und sei-
ne Einbettung in die technische Entwicklung erstmals in eine geschlossene Darstellung
zu bringen. Zunächst wird aufgezeigt, wie die Geschichte der Technik gleichzeitig eine
Geschichte der Versagensfälle ist und welche Bedeutung die Erfahrung aus Irrwegen und
Fehlentwicklungen für den technischen Fortschritt hat. Spektakuläre und weniger spekta-
kuläre Schäden, Unfälle und Katastrophen werden aufgeführt, um die oft vielfache Ver-
netzung von Einzelvorgängen im Schadenereignis erkennbar zu machen. Solche Beispiele
können naturgemäß nur eine kleine Auswahl sein und finden nahezu täglich in Meldungen
und Nachrichten ihre Fortsetzung. Sie reichen von der Reaktorkatastrophe über Flugzeug-
abstürze, Zwischenfällen bei Transporten radioaktiven Materials bis zu Schiffsuntergän-
XI
XII Einführung
gen und der ICEKatastrophe, die kurz vor Abschluß dieses Manuskripts die Öffentlichkeit
beschäftigt hat.
Nahezu zwangsläufig führt diese Betrachtung zu den Ursprüngen technischen Versa-
gens, die in allen Phasen eines Produktzyklus von der ersten Idee bis zur Verwertung und
Entsorgung liegen können. Strategie und Planung der Schadenanalyse lassen unmittelbare
Parallelen zur Entwicklung eines Produkts und zur Konstruktionssystematik erkennen.
Das Rückverfolgen der Produktentstehung und des Produktlebenslaufs bis zum Scha-
denereignis ist dabei vergleichbar mit der Arbeitsweise in der Kriminalistik, um die es
sich als „technische Kriminalistik“ schließlich auch handelt. Es gehört entsprechend dazu
die Erfassung und Auswertung von Indizien am Schadenobjekt und hier wieder besonders
am Schadenteil. Diese Bewertung von Schadenmerkmalen ist Aufgabe von Laborunter-
suchungen, die schwerpunktmäßig fraktographische und metallographische Untersuchun-
gen zum Gegenstand haben. Damit läßt sich gleichzeitig auch die Frage beantworten,
warum gerade werkstoffkundliche Untersuchungen bei der Schadenaufklärung vielfach
eine zentrale Bedeutung einnehmen. Der Werkstoff ist oft der einzige zuverlässige Daten-
träger, aus dem sich Schadeninitiierung, Schadeneinflüsse und Schadenabläufe ableiten
und beweisen lassen. Allerdings führt diese Tatsache zuweilen auch dazu, daß versucht
wird, Schäden allein durch Laboruntersuchungen aufzuklären. Hier verhält es sich wieder
wie in der Kriminalistik, die nicht in der Auswertung von Spuren steckenbleiben darf,
sondern durch Einbeziehung des Umfelds die Ergebnisse zu verifizieren hat.
Die Werkstoffprüfung und die Werkstoffcharakterisierung ist nach diesem Verständnis
ähnlich einzuordnen wie die Bewertung der Berechnung und der Konstruktion. Mit Hilfe
der Kennwerte aus geeigneten Prüfverfahren läßt sich beurteilen, ob die Anforderungen,
die bei einem gegebenen Einsatzzweck gefordert sind, durch die Bauteileigenschaften
erfüllt werden oder ob durch Mängel in der Gestaltung, durch falsche Werkstoffwahl
und -behandlung, durch Fertigungs- und Betriebseinflüsse oder durch Prüf- und Überwa-
chungsmängel schadenrelevante Faktoren vorliegen.
Die Schadenanalyse als Bestandteil der technischen Entwicklung und des technischen
Fortschritts ist im besten Sinn ein interdisziplinäres Wissensgebiet, das sich in einer einzi-
gen Abhandlung wohl in seiner vielfältigen Vernetzung darstellen läßt, aber nicht in allen
Einzelheiten vollständig behandelt werden kann.
Mit diesem Buch soll nicht nur ein Beitrag zu den Anstrengungen für Sicherheit und
Zuverlässigkeit moderner Technik geleistet werden, sondern auch eine Anregung zu mehr
Offenheit und Ehrlichkeit bei der Diskussion über Probleme und Gefahren, die mit unserer
Technik verbunden sein können. Nur auf diese Weise kann der sogenannten Technikfeind-
lichkeit begegnet werden, die wohl eher ein Mißtrauen der Öffentlichkeit ist, das seinen
Nährboden in der viel zu oft betriebenen Verharmlosung von Problemen findet, die erst
dann sichtbar werden, wenn es zu alarmierenden Zwischenfällen, Unfällen und Katastro-
phen gekommen ist. So ist es die Absicht, über die Bereitstellung einer sicheren und zu-
verlässigen Technik hinausgehend auch zu mehr Technikakzeptanz und zu mehr Vertrauen
der Öffentlichkeit in die Ergebnisse der Ingenieurarbeit beizutragen.
