Zuverlässigkeitsstudie der Aktiven Thermografie bei der Prüfung von Verbundwerkstoffen mittels Probability of Detection Analyse

Die Aktive Thermografie findet eine immer größere Anwendung bei der zerstörungsfreien Prüfung von Luftfahrtkomponenten. Ziel dieser Arbeit ist es, das Nachweisvermögen von Fehlern zu ermitteln, welche bei der Prüfung von Verbundwerkstoffen an bestimmten Prüfmustern (Fehlerarten) mittels Aktiver Thermografie für verschiedene Auswertemethoden untersucht wurden. Dazu wurden die Temperatur- Zeitverläufe von der Vorder- und Rückseite der untersuchten Proben sowohl im Zeitbereich wie auch im Frequenzbereich mittels Thermographic Signal Reconstruction (TSR), Linear Diffusivity Fitting (LDF) und Fast Fourier Transformation (FFT) ausgewertet. Zur Quantifizierung der Detektierbarkeit eines Fehlers wurde als Kenngröße der Signal Hintergrund Kontrast (Signal Background Contrast, SBC) eingeführt. Das Signal ist dabei jener Wert (Schwellenwert), über welchem 75% der Pixelwerte der Fehlstelle liegen. Durch diese Definition des Schwellenwertes ist der SBC Wert hoch genug, um sicherzustellen, dass damit eine hohe Auffindwahrscheinlichkeit (Porbability of Detection, POD) der Fehler gegeben ist. Für die statistischen Untersuchungen wurden Standardprüfkörper aus kohlefaserverstärktem Kunststoff mit künstlich eingebrachten Fehlern, welche unterschiedliche Größen und Tiefenlagen haben, hergestellt. Dadurch reicht die Auffindwahrscheinlichkeit von „nicht auffindbar“ bis „sicher auffindbar“. Die eingebrachten Fehlstellen sind typisch für dieses Materialsystem und treten häufig in der Luftfahrt auf. Die Prüfergebnisse der einzelnen Prüfer wurden als hit / miss Daten gemäß Military Handbook MIL-HDBK-1823 mit dem Softwarepaket mh1823 mittels POD Analyse ausgewertet. Die POD Kurven wurden für die verwendeten Auswertemethoden der Aktiven Thermografie erstellt und daraus, für eine Detektionswahrscheinlichkeit von 90% und einem Konfidenzintervall von 95% die Grenzen der Auswertemethoden ermittelt.