Kalibrierung – metrologische Bewertung von Messgeräten und Messsystemen

Eine Kalibrierung umfasst zwei aufeinander aufbauende Schritte. Zunächst wird unter festgelegten Bedingungen die Beziehung zwischen den von Normalen bereitgestellten Größenwerten einschließlich ihrer Messunsicherheiten und den entsprechenden Anzeigen eines Messgeräts oder Messsystems einschließlich ihrer Messunsicherheiten ermittelt. Anschließend wird diese Information verwendet, um eine Beziehung festzulegen, mit der aus einer Anzeige ein Messergebnis abgeleitet werden kann. Eine Veränderung oder Einstellung des Messgeräts oder Messsystems ist mit der Kalibrierung selbst nicht verbunden.

Das Kalibrierergebnis beschreibt den Zustand des Messmittels für die untersuchten Messpunkte und Bedingungen. Ob das Messmittel die Anforderungen des vorgesehenen Einsatzes erfüllt, muss weiterführend anhand festgelegter Kriterien bewertet werden.

Systemische Einordnung der Kalibrierung im Qualitätsmanagement

Im Kontext des Qualitätsmanagements bilden metrologisch rückführbare Kalibrierergebnisse bei quantitativen Messungen z. B. in der Qualitätssicherung eine wesentliche Grundlage für belastbare Prüfergebnisse und darauf aufbauende Auswertungen der Statistischen Prozesslenkung. Darüber hinaus muss die Eignung des eingesetzten Messsystems und des vollständigen Messprozesses für die konkrete Messaufgabe nachgewiesen sein.

Zielsetzung und Grundlogik der Kalibrierung

Die zentrale Zielsetzung der Kalibrierung besteht darin, die Beziehung zwischen den Referenzwerten eines Normals und den Anzeigen eines Messgeräts oder Messsystems zu ermitteln und einschließlich der zugehörigen Messunsicherheiten zu dokumentieren. Grundlage belastbarer Kalibrierergebnisse ist ihre metrologische Rückführbarkeit: Ein Messergebnis ist metrologisch rückführbar, wenn es über eine dokumentierte und ununterbrochene Kette von Kalibrierungen auf eine geeignete Referenz bezogen werden kann. Jede Stufe dieser Kette trägt zur Messunsicherheit des Ergebnisses bei.

Bei SI-Einheiten reicht die Kalibrierkette bis zur Realisierung der jeweiligen Maßeinheit. Die SI-Einheiten werden durch festgelegte Werte von Naturkonstanten definiert. In Deutschland realisiert und bewahrt die Physikalisch-Technische Bundesanstalt die gesetzlichen Einheiten und stellt ihre Weitergabe über metrologisch rückführbare Kalibrierungen sicher.

Die metrologische Rückführbarkeit eines Messergebnisses ist von der Rückverfolgbarkeit eines Produkts, Materials oder Prozessschritts zu unterscheiden. Letztere wird im industriellen Umfeld ebenfalls häufig als Traceability bezeichnet, bezeichnet dort jedoch einen anderen Sachverhalt.

Das Ergebnis einer Kalibrierung wird in einem Kalibrierschein oder Kalibrierprotokoll dokumentiert. Abhängig vom angewandten Verfahren und den zugrunde liegenden Anforderungen enthält die Dokumentation insbesondere die untersuchten Kalibrierpunkte, die zugehörigen Anzeigen oder Messwerte, die ermittelten Abweichungen beziehungsweise Korrektionen, die jeweiligen Messunsicherheiten sowie die relevanten Umgebungs- und Messbedingungen. Darüber hinaus werden Angaben zur metrologischen Rückführbarkeit der Kalibrierergebnisse aufgenommen.

Abgrenzung der Kalibrierung zur Justierung

Bei einer Justierung wird in das Messgerät oder Messsystem eingegriffen, um dessen Anzeigeverhalten zu verändern. Eine Kalibrierung ermittelt und dokumentiert dagegen den bestehenden Zustand, ohne ihn zu verändern. Nach einer Justierung ist in der Regel eine erneute Kalibrierung erforderlich, da sich durch den Eingriff die metrologischen Eigenschaften des Messmittels ändern.

Abgrenzung der Kalibrierung zur Eichung

Die Eichung ist ein gesetzlich geregeltes Verfahren für bestimmte Messgeräte und Verwendungszwecke. Nach § 3 MessEG ist sie eine behördliche oder auf behördliche Veranlassung erfolgende Prüfung, Bewertung und Kennzeichnung eines Messgeräts, verbunden mit der Erlaubnis, das Gerät im Anwendungsbereich des Mess- und Eichgesetzes zu verwenden.

Kalibrierungen erfolgen dagegen aufgrund metrologischer, normativer, vertraglicher oder betrieblicher Anforderungen. Ob ein Messmittel kalibriert werden muss, richtet sich nach seinem Verwendungszweck und den Anforderungen an die damit gewonnenen Messergebnisse; eine generelle Freiwilligkeit der Kalibrierung lässt sich nicht pauschal feststellen.

Kalibrierung und Konformitätsbewertung

Eine Kalibrierung bestätigt nicht automatisch, dass ein Messmittel für einen bestimmten Einsatz geeignet ist. Dafür müssen die Kalibrierergebnisse einschließlich ihrer Messunsicherheit mit den festgelegten Anforderungen verglichen werden. Eine solche Konformitätsbewertung setzt definierte Annahmekriterien und gegebenenfalls eine Entscheidungsregel voraus und ist von der eigentlichen Kalibrierung zu unterscheiden. Ein Kalibrierschein kann eine Konformitätsaussage enthalten, wenn diese beauftragt und die Entscheidungsregel festgelegt wurde – notwendiger Bestandteil jeder Kalibrierung ist sie jedoch nicht.

Zusammenhang zwischen Kalibrierung und Messsystemeignung

Die Kalibrierung beschreibt das Verhalten eines Messgeräts oder Messsystems gegenüber Referenzwerten. Sie ersetzt keine Untersuchung der Eignung des vollständigen Messprozesses. Je nach Verfahren berücksichtigt eine Messsystemanalyse weitere Einflüsse wie Wiederholbarkeit, Reproduzierbarkeit, Bediener, Auflösung und Umgebungsbedingungen, die eine Kalibrierung allein nicht abdeckt.

Prozessfähigkeitskennzahlen können nur belastbar interpretiert werden, wenn das eingesetzte Messsystem für die konkrete Messaufgabe geeignet ist. Eine gültige Kalibrierung ist hierfür häufig eine notwendige Grundlage, ersetzt jedoch nicht die Bewertung des gesamten Messprozesses – auch ein kalibriertes Messmittel kann aufgrund unzureichender Auflösung, hoher Wiederholstreuung oder ungeeigneter Messbedingungen für eine bestimmte Aufgabe ungeeignet sein.

Rolle der Kalibrierung in der industriellen Fertigung

In der Fertigungsindustrie ermöglichen wiederkehrende Kalibrierungen und geeignete Zwischenprüfungen, Veränderungen des Messmittels über die Zeit zu erkennen. Die Kalibrierintervalle werden anhand des Verwendungszwecks, des bisherigen Verhaltens und der mit fehlerhaften Messergebnissen verbundenen Risiken festgelegt. Werden bei einer Kalibrierung unzulässige Abweichungen festgestellt, ist zusätzlich zu bewerten, ob frühere Messergebnisse und darauf beruhende Entscheidungen betroffen sein könnten. Die Wirkung zeigt sich auf mehreren Ebenen:

• Organisation: Nachvollziehbare, auditfähige Dokumentation von Kalibrierergebnissen und Messunsicherheiten
• Führung: Verlässliche Entscheidungsgrundlage auf Basis dokumentierter Messergebnisse
• Prozesse: Systematische Bewertung möglicher Auswirkungen festgestellter Abweichungen auf zurückliegende Messergebnisse
• Kultur: Verankerung eines metrologisch fundierten Umgangs mit Messergebnissen

Normative Einordnung der Kalibrierung

ISO 9001 fordert geeignete Ressourcen für Überwachung und Messung. Wenn messtechnische Rückführbarkeit erforderlich ist oder von der Organisation als wesentlich angesehen wird, sind Messmittel in festgelegten Abständen oder vor ihrer Verwendung zu kalibrieren, zu verifizieren oder mit beiden Verfahren zu überwachen. Daraus folgt keine generelle Verpflichtung, jedes Prüfmittel zu kalibrieren; Art und Umfang der Überwachung richten sich nach Verwendungszweck und Bedeutung des jeweiligen Messergebnisses.

ISO/IEC 17025 legt Kompetenzanforderungen an Prüf- und Kalibrierlaboratorien fest, einschließlich Anforderungen an Verfahren, Messunsicherheit, metrologische Rückführbarkeit und Ergebnisberichte. Im Automotive-Umfeld ergänzt die IATF 16949 unter anderem Anforderungen an Kalibrierungs- und Verifizierungsaufzeichnungen, interne und externe Laboratorien sowie die Analyse von Messsystemen.

FAQ – Häufig gestellte Fragen zur Kalibrierung

Was ist das Ziel einer Kalibrierung?

Das Ziel der Kalibrierung ist die Ermittlung und Dokumentation der Beziehung zwischen den Referenzwerten eines Normals und den Anzeigen eines Messgeräts oder Messsystems, einschließlich der zugehörigen Messunsicherheiten.

Was unterscheidet Kalibrierung von Justierung?

Eine Kalibrierung ermittelt und dokumentiert den bestehenden Zustand eines Messmittels, während bei einer Justierung aktiv in das Messmittel eingegriffen wird, um dessen Anzeigeverhalten zu verändern.

Was unterscheidet Kalibrierung von Eichung?

Die Eichung ist ein gesetzlich geregeltes, behördliches Verfahren für bestimmte Messgeräte, während Kalibrierungen aufgrund metrologischer, normativer, vertraglicher oder betrieblicher Anforderungen erfolgen.

Bestätigt eine Kalibrierung automatisch die Eignung eines Messmittels?

Nein. Ob ein Messmittel für einen bestimmten Einsatz geeignet ist, muss durch eine nachgelagerte Konformitätsbewertung anhand festgelegter Kriterien beurteilt werden.

Ersetzt eine Kalibrierung eine Messsystemanalyse?

Nein. Die Kalibrierung beschreibt das Verhalten eines Messmittels gegenüber Referenzwerten, während eine Messsystemanalyse zusätzlich Einflüsse wie Wiederholbarkeit, Reproduzierbarkeit und Bedienereinfluss des gesamten Messprozesses berücksichtigt.

Garantiert eine Kalibrierung die Verlässlichkeit bis zur nächsten Kalibrierung?

Nein. Eine Kalibrierung beschreibt den Zustand des Messmittels zum Zeitpunkt der Kalibrierung. Wiederkehrende Kalibrierungen und Zwischenprüfungen ermöglichen es, Veränderungen über die Zeit zu erkennen.

Ist Kalibrierung nach ISO 9001 für jedes Messmittel verpflichtend?

Nein. ISO 9001 verlangt geeignete Ressourcen für Überwachung und Messung; ob und in welchem Umfang kalibriert, verifiziert oder beides angewendet wird, richtet sich nach Verwendungszweck und Bedeutung des Messergebnisses.

Normen und Standards

ISO/IEC 17025 legt die Anforderungen an die Kompetenz von Prüf- und Kalibrierlaboratorien fest. Dazu gehören unter anderem Vorgaben zu Prüf- und Kalibrierverfahren, zur Ermittlung der Messunsicherheit, zur metrologischen Rückführbarkeit und zur Berichterstattung von Ergebnissen. Im Automotive-Umfeld ergänzt die IATF 16949 diese Anforderungen insbesondere um Vorgaben zu Kalibrierungs- und Verifizierungsaufzeichnungen sowie zur Analyse von Messsystemen.

Für die praktische Prüfmittelüberwachung stehen darüber hinaus technische Richtlinien zur Verfügung. Die Richtlinienreihe VDI/VDE/DGQ/DKD 2618 beschreibt die Prüfung und Überwachung von Messmitteln für geometrische Größen und enthält messmittelspezifische Kalibrier- und Prüfanweisungen.

Eine Kalibrierung allein weist jedoch noch nicht nach, dass ein Messsystem oder Messprozess für eine konkrete Prüfaufgabe geeignet ist. Im Automotive-Umfeld werden hierfür insbesondere der VDA-Band 5 „Mess- und Prüfprozesse“ und das AIAG-Referenzhandbuch „Measurement Systems Analysis“ herangezogen. Beide Ansätze dienen der Bewertung der Eignung von Messsystemen beziehungsweise Messprozessen, setzen dabei jedoch unterschiedliche methodische Schwerpunkte.

Für den digitalen Austausch von Prüfmittel- und Kalibrierdaten definiert VDI/VDE 2623 das Calibration Data Exchange Format. Es ermöglicht die strukturierte Übertragung von Prüfmittelstammdaten, Kalibrieraufträgen und Kalibrierergebnissen zwischen Prüfmittelverwaltungen, Kalibrierlaboratorien und weiteren Softwaresystemen.

Weiterführende interne Inhalte

• Prüfmittelverwaltung als organisatorischer Rahmen der Kalibrierung
• Cpk-Wert und die Eignung des zugrunde liegenden Messsystems
• Prozessfähigkeit als nachgelagerte Kennzahlenanalyse

Redaktionelle Erstellung: Christian Sedlag, Quality Miners GmbH.
Fachlich geprüft von: Jonas Voss, Geschäftsführer, Quality Miners GmbH.
Stand: 29. Juli 2026.