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Der Betrieb von Laserschweißanlagen bedarf einiger Randbedingungen, auf die im Folgenden eingegangen wird. Zu beachten sind die laserspezifischen Gefahren der freigesetzten Laserstrahlung. Auch der Gesetzgeber fordert einige organisatorische Maßnahmen zum Betrieb einer Laserschweißanlage. So sind in der DIN EN ISO 11553-1, der DIN EN 207/208, der DIN EN 12254/60825-4, der DIN EN 60825-1 und der OStrV (Arbeitsschutzverordnung zu künstlicher optischer Strahlung, Verordnung zum Schutz der Beschäftigten vor Gefährdungen durch künstliche optische Strahlung) Regeln festgelegt, die Sicherheitsmaßnahmen und Anforderungen an die Anlagentechnik beinhalten.
Bei diesem Beitrag handelt es sich um einen Auszug. Den vollständigen Beitrag finden Sie im Produkt „Die Schweißaufsicht im Betrieb“.
Inhaltsverzeichnis
Gefährdungen während des Laserstrahlschweißens
Laserstrahlung
In erster Linie ist die Laserstrahlung selbst zu nennen. Diese stellt eine konzentrierte Energie dar, die beim Auftreffen auf einen Gegenstand mit diesem interagiert. Dieser beim Schweißen gewünschte Effekt gilt auch für Strahlung, die nicht auf das Werkstück trifft oder von diesem reflektiert wird. Insbesondere beim Wärmeleitungsschweißen wird ein Großteil der Energie des Laserstrahls reflektiert. Trifft diese auf in der Nähe befindliche Komponenten der Schweißanlage, werden diese erwärmt und/oder beschädigt. Aus diesem Grund muss auf eine ausreichende Kühlung der Anlagenkomponenten in der Nähe des Schweißprozesses geachtet werden, da sich die sogenannte Streustrahlung aus dem Laserschweißprozess nicht gänzlich verhindern lässt.
Insbesondere für das menschliche Auge ist die Strahlung gefährlich. Sie befindet sich im nicht sichtbaren Bereich des Lichts und wird somit nicht wahrgenommen. Je nach Wellenlänge des verwendeten Systems werden beim Auftreffen auf menschliches Gewebe unterschiedliche Verletzungen hervorgerufen.
CO2-Laser und Festkörperlaser
Während CO2-Laser auf der Hautoberfläche Verbrennungen hervorrufen, dringen Festkörperlaser in die Haut ein und geben ihre Energie erst unterhalb der Hautoberfläche ab, die tiefliegend zerstört wird. Besonders die Verletzungen durch einen Festkörperlaser erscheinen erst harmlos. Durch die innen liegende Verletzung entstehen jedoch oft Entzündungen, die erst später hervorbrechen. Diese Form der Verletzung tritt in der Regel nur auf, wenn ein konzentrierter Strahl auf die Haut trifft, und ist deshalb sehr selten. Gefährlicher ist die Streustrahlung von Festkörperlasern für das menschliche Auge, da diese die Strahlung auf die Netzhaut konzentriert und die Intensität auf ihr schnell zu deren Zerstörung führt. CO2-Laser werden bereits von der Iris absorbiert und bewirken eine Trübung der Linse.
Das Tragen einer Schutzbrille ist auch bei geringen Laserleistungen erforderlich. Zuvor sollte jedoch der Bereich, in dem die Streustrahlung auftreten kann, durch Einhausungen gegenüber dem Bediener abgeschirmt werden und ein Betrieb der Anlage sollte nur möglich sein, wenn diese geschlossen ist.
Lesen Sie dazu den Beitrag „Persönliche Schutzausrüstung beim Schweißen“
Tipp der Redaktion
Fachbuch „Arbeitsschutz in der Schweißtechnik“
- Arbeitssicherheit beim Schweißen
- Pflichten der Schweißaufsichtsperson
- Pflichten des Arbeitgebers
- Arbeitssicherheit auf Baustellen und in Werkstätten
- Checklisten für die Arbeitssicherheit
Gefährdung für den Bediener
Ob ein Bediener gefährdet ist, kann der DIN EN 60825-1 entnommen werden. Hier sind die maximal zulässigen Bestrahlungsstärken (MZB) festgelegt und ihre Bestimmung erläutert. Auch die Berufsgenossenschaften können hierüber Auskunft geben.
Neben der direkten Gefährdung durch reflektierte Strahlung sind in Laserschweißanlagen die Vorschubgeschwindigkeiten in der Regel höher als in anderen Schweißanlagen. Auch entstehen beim Schweißen mit dem Laserstrahl Schweißrauche und es können Schweißspritzer auftreten, die Verbrennungen hervorrufen. Hinsichtlich der Laserstrahlquelle sind hohe Spannungen zur Anregung der laseraktiven Medien notwendig. Diese sind neben der elektrischen Gefährdung selbst auch von einem elektromagnetischen Feld umgeben, das besonders für die Träger von Herzschrittmachern gefährlich ist. Dieser Personenkreis sollte einen ausreichenden Abstand zu Laserquellen halten.
Laserklassen und ihre Merkmale
Laser werden entsprechend ihrem Gefährdungspotenzial in Laserklassen eingeteilt. Einteilungskriterien sind dabei die Laserleistung und die Zugänglichkeit der Laserstrahlung. Die folgende Tabelle gibt eine Übersicht über die Laserklassen und ihre Merkmale sowie die Laserleistung.
| Klasse 1 | augensicher, auch bei längerer (absichtlicher) Bestrahlung, auch bei Bestrahlung mit Lupen und Ferngläsern | 40 μW im blauen Spektralbereich |
| 400 μW im roten Spektralbereich | ||
| (Messblenden für Lupen oder Ferngläser) | ||
| gekapselte Laser höherer Leistung (Durch die vollkommene Einhausung wird ein Austritt von Strahlung vollkommen verhindert.) | kein Strahlaustritt, auch nicht bei einer Fehlbedienung | |
| Klasse 1M | augensicher für das Auge, auch bei längerer (absichtlicher) Bestrahlung, möglicher Augenschaden bei Bestrahlung mit Lupen und Ferngläsern | wie Klasse 1, aber Messblende für das Auge |
| Klasse 2 | sichtbare Laserstrahlung, augensicher bei kurzzeitiger Bestrahlung, auch bei Bestrahlung mit Lupen und Ferngläsern | 1 mW (Messblenden für Lupen und Ferngläser) |
| Klasse 2M | sichtbare Laserstrahlung, augensicher bei kurzzeitiger Bestrahlung für das freie Auge, möglicher Augenschaden bei Bestrahlung mit Lupen und Ferngläsern | wie Klasse 2, aber Messblende für das freie Auge |
| Klasse 3R | praktisch keine Gefahr für die Augen bei kurzzeitiger unabsichtlicher Bestrahlung, Gefahr bei unsachgemäßer Verwendung durch nicht eingewiesenes Personal | 5 x Klasse 2 im sichtbaren Bereich (d.h. 5 mW) |
| 5 x Klasse 1 außerhalb des sichtbaren Bereichs | ||
| Klasse 3B | Gefahr für die Augen durch den direkten Strahl und spiegelnde Reflexionen (Möglich sind geringfügige Hautverletzungen bei Leistungen nahe der Obergrenze.) | 500 mW |
| Klasse 4 | Gefahr für die Augen durch den direkten und diffus reflektierten Strahl, Gefahr für die Haut, Brandgefahr | nach oben hin offen |
Laser gehören automatisch zur Klasse 4, wenn deren Klasse nicht bekannt ist oder solange keine Klassifizierung für eine tiefere Einteilung vorliegt. Überlassen Sie Instandhaltungsarbeiten den dafür ausgebildeten Personen!
Pflichten eines Betreibers einer Schweißanlage
Das Personal zur Bedienung der Laserschweißanlage muss entsprechend den Gefährdungen im Umgang mit der Anlage geschult werden. Nach der OStrV ist der Unternehmer des Betriebs, in dem die Laserschweißanlage zum Einsatz kommt, verpflichtet, für Laser der Klassen 3R, 3B und 4 einen Laserschutzbeauftragten zu bestellen und seine Pflichten schriftlich festzulegen.
Schriftliche Bestellung des Laserschutzbeauftragten
Dies muss schriftlich erfolgen und die Person, der diese Aufgabe übertragen wird, muss die entsprechende Sachkenntnis nachweisen. Einher mit der Benennung geht eine Weisungsbefugnis Mitarbeitern gegenüber, die mit der Anlage arbeiten müssen. Im Einzelnen muss der Laserschutzbeauftragte technische und organisatorische Maßnahmen festlegen, die dem Schutz der Mitarbeiter dienen. Mängel an Anlagen müssen von ihm behoben oder, wenn dies nicht möglich ist, die Anlagen stillgelegt werden. Ebenso gehört zu seinem Aufgabengebiet die Veranlassung ärztlicher Untersuchungen von Arbeitsunfällen im Zusammenhang mit Laserstrahlung und deren Anzeige gegenüber Berufsgenossenschaften und Behörden. Neben der allgemeinen Überwachung der Lasereinrichtungen obliegt es dem Laserschutzbeauftragten, den Unternehmer hinsichtlich des sicheren Betriebs und der notwendigen Schutzmaßnahmen zu beraten. Hierbei ist auch die Zusammenarbeit mit der im Betrieb vorhandenen Fachkraft für Arbeitssicherheit vorgesehen.
Sicherheitsunterweisung
Im normalen Betrieb der Laserschweißanlage besteht für den Laserschutzbeauftragten die Pflicht, einmal jährlich die Mitarbeiter – meist im Rahmen einer allgemeinen Sicherheitsunterweisung – über die Gefahren im Zusammenhang mit Laserstrahlung hinzuweisen. Wenn neue Mitarbeiter eingestellt werden, müssen diese gesondert hiervon in Kenntnis gesetzt werden, wenn sie im Laserbereich arbeiten sollen. Die Teilnahme an den Unterweisungen muss schriftlich dokumentiert und im Falle eines Unfalls nachgewiesen werden.
Die Laserstrahlfachkraft sollte Kurse zum Erwerb der notwendigen Fachkenntnisse besuchen. Deren Inhalte sind von der Berufsgenossenschaftlichen Zentrale für Sicherheit und Gesundheitsschutz definiert und auch ihr zeitlicher Umfang ist festgelegt worden.
Autoren:
Dipl.-Ing. (FH) Reinhard Örtl ist als Schweißfachingenieur für die schweißtechnische Verarbeitung hochfester Feinkornbaustähle qualifiziert und anerkannt. Als von der IHK Ulm öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger ist er zuständig für Gutachten, Beratung hinsichtlich einer rechtssicheren Schweißtechnik und Fragen der Rationalisierung in schweißtechnischen Unternehmen.
Peter Kallage studierte Maschinenbau und ist seit 2005 als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) tätig. Die besondere Stärke des LZH liegt in der fachlichen Verknüpfung zwischen physikalischen und ingenieurtechnischen Bereichen. In enger Zusammenarbeit von Ingenieuren, Werkstoffwissenschaftlern und Physikern werden fachübergreifende Lösungen für alle Bereiche der Lasertechnik erarbeitet. Seit 2007 leitet Peter Kallage die Gruppe Fügetechnik am LZH.