Schutz vor dem Laserstrahl

Auf Grundlage der Laserschutz-Basisnorm DIN EN 60825-1:2008 muss ein Laser so betrieben werden, dass in allen vorhersehbaren Fällen keine gefährliche Strahlung zugänglich ist, also die maximal zulässigen Bestrahlungsstärken für Auge und Haut unterschritten werden. Im Gegensatz zur Laserschutzbrille als persönliche Schutzausrüstung, ist die Situation im Bereich des großflächigen Laserschutzes und der Einhausungen für den Anwender jedoch weniger eindeutig. Nach Maschinenrichtlinie 2006/42/EG sind die Einhausung beziehungsweise die Schutzwände und -fenster sogar als Sicherheitsbauteile zu betrachten.

Die Norm DIN EN 60825-4:2011 definiert unter anderem die Anforderungen an Schutzwände von Laserkabinen. Dabei wird gemäß IEC/EN 60825-4 in drei Prüfklassen unterteilt: automatischer Betrieb (T1 mit 30 000 s Inspektionsintervall), teilweise beobachteter Betrieb (T2 mit 100 s) und dauerhaft beobachteter Betrieb (T3 mit 10 s). Die Standzeit der Komponenten wie Wände und Fenster beträgt jedoch nicht die in der Prüfklasse angegebene Zeit, sondern korreliert mit der sogenannten Schutzgrenzbestrahlung (SGB), einer maximalen Zeitspanne und einer maximalen Leistungs- beziehungsweise Energiedichte, welche eine Schutzeinhausung einem direkten Lasertreffer ausgesetzt sein darf, ohne dass es zu einer Gefährdung außerhalb der Laserkabine kommt.

Für passive Schutzmaterialien ist außerdem die so genannte vorhersehbare Maximalbestrahlung (VMB) wichtig. Für einen sicheren Betrieb nach EN 60825-4 soll deshalb die Schutzgrenzbestrahlung (SGB) 30 % über dem VMB-Wert liegen. Zur Ermittlung der Schutzgrenzbestrahlung ist ein Laserbelastungstest vorgeschrieben.

Laserschutzfenster mit einer Zertifizierung nach DIN EN 207 erfüllen jedoch nicht automatisch auch die Anforderungen der Prüfklasse T3 der Maschinenrichtlinie, denn die in den aktuellen Normen EN207/208 vorgeschriebene Beschusszeit beim Laserbelastungstest beträgt hier 5 s (beziehungsweise 50 Impulse) und entspricht daher nicht den Anforderungen für die Prüfklasse T3 mit 10 s Zeitbasis. Um dennoch eine einfache Korrelation mit der geforderten Schutzgrenzbestrahlung zu ermöglichen, lassen einige Hersteller, wie die Laservision GmbH & Co. KG aus Fürth, die Standzeit analog zur DIN EN207:2012 auch bei 10 s Beschussdauer zertifizieren. Zusätzlich wird in der EN 60825-1:2008 für alle begehbaren Lasereinrichtungen der Klasse I, die die Gefahr des Einschließens bergen, eine technische Überwachungsmöglichkeit des gesamten Innenraumes gefordert, wie beispielsweise der Einbau von lasersicheren Fenstern.

Diese Prüfnorm gilt für überwachte, also beobachtete Abschirmungen von Arbeitsplätzen, an denen Laserstrahlung mit maximal 100 W mittlerer Leistung oder 30 J Einzelimpulsenergie (180 nm bis 1000 µm Wellenlänge) eingesetzt wird. Lasergehäuse, die als Teil der Lasereinrichtung oder zum Anbau an ein Lasersystem geliefert werden, um eine Lasereinrichtung (nach EN 60825-1) zu bilden, fallen nicht in diese Norm.

Die nach DIN EN 12254:2012 erreichte Zertifizierung der Stellwände oder Laserschutzvorhänge mit AB-Schutzstufen bezieht sich damit auf eine allgemein gültige Prüfnorm. Hierbei werden die Abschirmungen unter definierten Prüfbedingungen einem 100-s-Laserbelastungstest unterzogen. In dieser Zeit darf das Produkt zwar zerstört werden, die Laserstrahlung darf das Produkt aber nicht durchdringen. Es ist offensichtlich, dass die Resultate eines genormten Laserbelastungstests auf den realen Laserarbeitsplatz nicht problemlos übertragbar sind. Daher muss der Verantwortliche in diesem Fall die Einstufung der Kategorie experimentell selbst durchführen und abnehmen lassen.

Unter Berücksichtigung aller prozess- und umgebungsabhängigen Faktoren, wie Reflexionen und räumliche Gegebenheiten, muss im Rahmen einer Risikoanalyse unter anderem die vorhersehbare Maximalbestrahlung bestimmt werden. Erst danach kann an die konzeptionelle Gestaltung des Schutzsystems herangegangen werden. Es ist dabei zu berücksichtigen, dass eine CE-Zertifizierung von Vorhängen oder Stellwänden nach DIN EN 60825-4 immer nur für die angegebene Laserwellenlänge mit dieser definierten Leistungs- oder Energiedichte gilt. Für die Spezifikation nach EN 12254 ist die maximale Leistung beschränkt, jedoch sind die Prüfbedingungen durch die Norm festgelegt, und die Schutzstufen werden oft für den gesamten Wellenlängenbereich angegeben.

Bei einem Vorhang- oder Stellwandsystem sind vor allem modulare, das heißt, erweiterbare Systeme im Vorteil, die sich leicht an geänderte Aufgabenstellungen anpassen lassen. Weiterhin sollten verschiedene Schutzmaterialien in einem Kabinen- oder Stellwandsystem kombinierbar sein.

Für eine visuelle Überwachung sind lasersichere Fenster in vielen Fällen die bevorzugte Lösung. Oft ergibt sich bereits aus der zu erwartenden Laserbelastung (VMB) und der Risikobewertung eine Entscheidung für ein bestimmtes Fenstermaterial. Gleichzeitig ist damit die maximal verfügbare Größe eines Einzelfensters festgelegt. Es gilt jedoch immer, dass das gesamte Schutzsystem, wie beispielsweise Vorhang, Kabine oder Wand mit Fenster, bewertet werden muss.

Im Bereich des großflächigen Laserschutzes, von Maschineneinhausungen und Laserschutzkabinen entstehen häufig Situationen, die nur von entsprechenden Sachverständigen richtig beurteilt, eingeschätzt und freigegeben werden können. Deren Bewertungsgrundlage ist die gültige Normung beziehungsweise EG-Richtlinie oder OStrV und der aktuelle Stand von Erfahrung, Wissenschaft und Technik. Es ist empfehlenswert, bereits im Stadium der Konzeption eine Beratung durch die Lieferanten der Laserschutzmaterialen einzufordern, um bezahlbare Laserschutzlösungen zur erhalten, die alle Konformitätsanforderungen erfüllen.

Frank Billhardt Laservision, Fürth