Sicher schweißen und schneiden

Fertigungsautomation/Sicherheitstechnik

Sensorik - Moderne Faser- und Scheibenlaser erreichen Leistungen bis 30 kW und mehr. Sie sind ausreichend, um selbst Stahl größerer Dicken in kürzester Zeit zu durchdringen. Damit bei einer Fehlfunktion keine Menschen und Einrichtungen gefährdet werden, ist modernste Sicherheitstechnik unabdingbar. Reis Lasertec - ein Pionier der Lasersicherheit - hat mit seiner aktiven Sensorik ein absolutes Alleinstellungsmerkmal.

24. April 2013

Ende Dezember 2009 ist die neue Maschinenrichtlinie 2006/42/EG in Kraft getreten und damit bindend anzuwenden. War in ihrer bis dato geltenden Fassung lediglich eine Gefahrenanalyse gefordert, so enthält die neue Version hingegen die Forderung, dass in den technischen Unterlagen eine Risikobeurteilung enthalten sein muss.

Wie diese Risikobeurteilung erfolgt, ist in Anhang I unter »Allgemeine Grundsätze« genau beschrieben. Unter 1.5.12. gilt es, bei Laserstrahlung unter anderem folgendes zu beachten: »Lasereinrichtungen an Maschinen müssen so abgeschirmt sein, dass weder durch die Nutzstrahlung noch durch reflektierte oder gestreute Strahlung noch durch Sekundärstrahlung Gesundheitsschäden verursacht werden.« Das bedeutet, dass bei den heutigen, sogenannten »brillanten« Laserstrahlquellen neben der kon-struktiven Auslegung der Optiken auch Schutzmaßnahmen in Form von entsprechenden Kabinen berücksichtigt werden müssen, um Menschen – insbesondere die Bediener einer Anlage – vor Gesundheitsschäden zu schützen. Einige namhafte deutsche Hersteller bieten seitdem industrielle Laseranlagen nur noch mit einer entsprechenden Schutzeinhausung an.

Eine besondere Herausforderung stellen jedoch Anlagen dar, die mittels Automationstechnik, beispielsweise Robotern, frei beweglich mit Laseroptiken hantieren. Waren beispielsweise für die bisherigen CO2-Laser einfache Schutzkabinen völlig ausreichend, um ein Austreten der energiereichen Strahlung zu verhindern, ist dies bei modernen Faser- oder Scheibenlasern keine Option mehr. Eine neue Sicherheitstechnik war und ist gefragt.

LaserSpy: neue Dimension der Laser-Sicherheit

Wenn ein leistungsstarker Laser mit seiner hohen Energiedichte auf eine 1,5 Millimeter starke Blechwand trifft, durchschießt er diese binnen weniger Millisekunden. Das ist auch manchen Anlagenbetreibern nicht bewusst, die im Laufe der Zeit sukzessive »aufgerüstet« haben. »Das Sicherheitsbewusstsein ist leider nicht mit der Leistung der Laser gewachsen«, so Günter Neumann, Geschäftsführer bei Reis Lasertec in Würselen. »Dabei gilt es mehr denn je, schneller zu reagieren – sprich: abzuschalten – als ein Schaden entstehen kann.«

Die Spezialisten von Reis Lasertec haben durchweg mehr als 20 Jahre Erfahrung mit der Lasertechnik und entwickeln ihre Lösungen aus der Praxis für die Praxis. So entstand ein Lasersensor, LaserSpy, der im Spektralbereich von 820 bis 1.100 Newtonmeter auf die Wellenlänge des Laserlichts reagiert und schneller den Notaus-Befehl umsetzt, als ein Schaden entstehen kann. Installiert wird er in den lichtdichten Zwischenraum einer Schutzwand. »Unsere Idee war es, eine leichte, modularisierte und standardisierte Schutzkabine zu schaffen, die auch bei extrem leistungsfähigen Laseranlagen stets maximalen Schutz bietet«, so Entwickler Matthias Mießen ergänzend. »In der industriellen Anwendung mit häufigen Änderungen der Maschinenparks scheiden massive Schutz-einhausungen meist aus. Wir haben daher eine Lösung aus Aluminium-Hohlkammermodulen entwickelt, die ähnlich den Wänden im Trockenbau schnell und einfach zusammengebaut werden können und so eine Laseranlage umschließen. Dabei kann auf Kundenwunsch auch jedes beliebige Sondermaß realisiert werden.«

Das eigentliche Highlight ist dabei jedoch der von Reis Lasertec entwickelte, patentierte und TÜV-geprüfte LaserSpy. Hierbei handelt es sich um einen optischen Sensor, der den lichtdichten Hohlraum der Schutzwandmodule überwacht. Wird die erste Wand von einem La-serstrahl durchdrungen, so detektiert der hochempfindliche Sensor die eintretende Strahlung und schaltet binnen

Wie notwendig solche Lösungen sind, erklärt Günter Neumann an einem Beispiel: Ein Kunde hatte eine neue Laseranlage im Testbetrieb fehlerhaft programmiert mit der Folge, dass die Laseroptik an einem Hindernis abgerissen wurde. Allerdings war die Strahlquelle noch aktiv und strahlte unkontrolliert weiter in die Kabine, bis sie der LaserSpy abgeschaltet hat.

Aufbau mit System

Da in jedes geschlossene Wandelement jeweils nur ein LaserSpy eingebaut wird, haben die Entwickler von Reis Lasertec die erwünschte Sicherheit durch interne Redundanz gesteigert. Jeder Sensor ist zweikreisig aufgebaut und besteht aus mehreren Detektoren, die kreisförmig um einen Kern angeordnet sind und einen Radius von 2,5 Meter überwachen. Zusätzlich enthält das Gerät als weitere Eigenentwicklung eine Auswerteelektronik, die sich selbst überwacht. Die Sensoren sind sehr kompakt, sodass auch bereits installierte Doppelwand-Kabinenelemente damit nachgerüstet werden können. Voraussetzungen sind lediglich, dass diese Elemente lichtdicht sind und keine Füllmaterialien oder Verstrebungen enthalten, die den Überwachungsbereich abschatten würden.

Bis zu zehn LaserSpys werden über vorkonfektionierte Kabel in Reihe geschaltet und sorgen so für maximale Sicherheit. Spezielle, noch kompaktere Ausführungen des LaserSpy lassen sich auch in Türen oder Hub- und Schiebeelementen einsetzen, sodass es durch eine geschickte Planung im Vorfeld der Anlageneinrichtung möglich wird, auch Zellen mit Dreh- und Wechseltischen abzusichern, bei denen Bediener naturgemäß sehr nahe an der Strahlungsquelle arbeiten. Das Konzept von Reis Lasertec mit leichten, vorgefertigten Wandmodulen und LaserSpy-Sensoren hat sich bestens etabliert. Einige Forschungsinstitute bauen ihre Hallen auch schon in dieser Art aus, da sie sich so – analog zum Leichtbau – jederzeit auch auf andere Maschinen und deren Platzbedarf anpassen lassen.

Die Modulwände sind so kompakt, dass sie von einem Monteur leicht transportiert und montiert werden können. Gleichzeitig sind sie statisch belastbar und erfordern keine weiteren Unterkon-struktionen. Auch die Kosten sind überschaubar: Je nach Laserprojekt verursacht eine komplette Kabine mit Sensorik nur einen einstelligen Prozentsatz der gesamten Projektkosten. Zur Einhaltung der doch sehr umfangreichen Normen, Richtlinien und Rechtsvorschriften ist es sinnvoll und notwendig, von vornherein einen akkreditierten Gutachter bei der Auslegung und Abnahme einer Laseranlage mit einzubeziehen.

Schutz mit Durchblick

Was aber, wenn man beim Betrieb des Lasers den Prozess von außen beobachten muss? Dann bietet Reis Lasertec auch dafür eine Lösung, die sich nahtlos in das LaserSpy-System integriert. Von einem Partnerunternehmen kommt das sogenannte aktive Kabinenfenster, das in ein Wand- oder Türmodul integriert werden kann und keine zusätzliche Überwachung erfordert.

Das aktive Kabinenfenster kann man sich vorstellen wie eine mittels Folien verschweißte Verbundglasscheibe am Auto, allerdings bestehend aus insgesamt drei Spezialkunststoff-Scheiben. Durch dieses patentierte Sandwichsystem kann der LaserSpy auch in die Scheibe eintretende Laserstrahlung genauso problemlos detektieren, als hätte der Strahl eine Aluminiumwand der Kabine durchschos-sen – der Laser schaltet binnen Millisekunden aus. »Durch die neue Maschinen-richtlinie kann eigentlich kein verantwortungsvoller Hersteller und Betreiber einer Laseranlage im Hochleistungsbereich ohne aktive Sicherheitstechnik betreiben«, resümiert Günter Neumann. »Tut er es dennoch, so haften die verantwortlichen Geschäftsführer oder Werksleiter im Schadenfall.«

Hintergrund

Versicherung gegen die persönliche Haftung

Manchem Hersteller und Betreiber von Laseranlagen ist nicht bewusst, welchem Haftungsrisiko er sich mit einer unsicheren Anlage aussetzt. Kommt wegen von vornherein fehlender oder unzureichender Schutzeinrichtungen ein Mensch zu Schaden, so haftet derjenige, der die Anlage in Verkehr bringt, persönlich für den Schaden! Der »In-Verkehr-Bringer« ist beispielsweise ein Geschäftsführer oder in großen Unternehmen der Werksleiter des Anlagenherstellers. Er trägt die Verantwortung ab dem Moment, in dem die Anlage ausgeliefert wird. Den Betreiber trifft die Pflicht, die Anlage entsprechend der Dokumentation zu betreiben und die Funktion der vorhandenen Sicherheitseinrichtungen während der Nutzung zu gewährleisten. Ansonsten gerät er bei einem Unfall in die Haftung. Aus diesem Blickwinkel ist eine sichere Einhausung der Laseranlage mit den Schutzkabinen und LaserSpys von Reis Lasertec wie eine gute Versicherung. Aber mehr noch: Im Gegensatz zu einer Versicherung verhindert die Lösung von Reis Lasertec sogar den Schadenfall und regelt nicht nur im Nachhinein den finanziellen Schaden.

Erschienen in Ausgabe: 03/2013