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Konstruktive Sicherheitseinrichtungen für handgeführte Laser zur Materialbearbeitung

Deckblatt des Berichtes "Konstruktive Sicherheitseinrichtungen für handgeführte Laser zur Materialbearbeitung"

Die Anwendungen von Geräten zur handgeführten und handpositionierten Laser-Materialbearbeitung (HLG) nehmen kontinuierlich zu. Ausgehend von Geräten zum Feinschweißen werden HLG heute unter anderem zum Schweißen, Schneiden, Auftragschweißen, Härten und Reinigen eingesetzt. Die Einsatzfelder der HLG sind unter anderem der Automobilbau, der Maschinen- und Werkzeugbau sowie seit kurzem der Schiffbau. Darüber hinaus werden HLG auch in der Kunstrestaurierung und Denkmalpflege genutzt. Die Sicherheit von HLG ist eine grundlegende Anforderung. Jedoch gibt es hinsichtlich der sicherheitsgerechten Konstruktion sowie des sicheren Betriebs eine Reihe offener Fragestellungen. Die in diesem Bericht zusammengefassten Ergebnisse leisten einen wesentlichen Beitrag zur Erhöhung der Sicherheit zukünftig zu entwickelnder HLG. Startpunkt ist eine Bestandsaufnahme bzgl. konstruktiver Sicherheitseinrichtungen, welche derzeit bei HLG für die industrielle Materialbearbeitung Verwendung finden, sowie eine theoretische Betrachtung der Anforderungen an konstruktive Sicherheitseinrichtungen von HLG für die Materialbearbeitung inkl. Gefährdungsanalyse und Risikobeurteilung sowie Ermittlung der erforderlichen Performance Level (PLr) der unterschiedlichen Sensoren bzw. der sicherheitsbezogenen Bauteile der Steuerung (Safety Related Parts of Control Systems, SRP/CS). Darauf aufbauend werden Ansätze für konstruktive Sicherheitseinrichtungen von HLG vorgestellt. Dazu gehören Sicherheitskonzepte für die Isolierung der Laserstrahlung sowie die konstruktive Gestaltung sicherer Steuerungen (Steuerungsarchitektur).

An ausgewählten Sensoren werden mit einer im Rahmen der Arbeiten aufgebauten Sicherheitssteuerung für den Funktionsträger experimentelle Untersuchungen durchgeführt. Dabei werden verschiedene Prüfanordnungen realisiert, um die Funktionalitäten der jeweils betrachteten Sensoren sowie der Sicherheitssteuerung zu analysieren. Die Qualifizierung der Komponenten und Systeme erfolgt sowohl offline anhand des Signalverhaltens und der Funktionalität als auch online unter Berücksichtigung der Wechselwirkung mit Laserstrahlung bei der Materialbearbeitung. Neben Auflage- und Abstandssensoren sowie Lage- und Beschleunigungssenoren werden auch Temperatursensoren zur Überwachung der Strahlführung behandelt.

Aus der Bewertung der Ergebnisse ergeben sich Vorschläge für Prüfverfahren zur Überprüfung der funktionalen Sicherheit von HLG zur Materialbearbeitung sowie Checklisten für Hersteller und Benutzer derartiger Geräte. Letztere bieten auf der einen Seite für Hersteller eine Hilfestellung für eine sichere Konstruktion von HLG hinsichtlich der Lasersicherheit, auf der anderen Seite ermöglichen sie Benutzern von HLG, sicherheitsrelevante Einrichtungen eines HLG zu verifizieren und richtig zu bedienen, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten.

 
Th. Püster, D. Herzog, M. Hustedt:
Konstruktive Sicherheitseinrichtungen für handgeführte Laser zur Materialbearbeitung. 
1. Auflage. Dortmund: Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin 2011. 
ISBN: 978-3-88261-133-5, S. 191, Projektnummer: F 2158, Papier, PDF-Datei
Link zum Volltext (PDF-Datei, 4 MB)