Absaugtechnik: Neue Trends gegen gefährlichen Schweißrauch

„Ein, zwei Liter Milch trinken, das hilft, um den giftigen Schweißrauch hinunterzuspülen", dieser Spruch war noch vor einigen Jahren das Motto der "Hardcore"-Schweißer. Diese Zeiten sind nun aber endgültig vorbei. Denn heute weiß jeder Mitarbeiter in produzierenden Betrieben: Schweißrauch ist extrem schädlich. Dennoch wird die Gefahr noch immer ein wenig unterschätzt, die Auswirkungen können lebensbedrohlich sein. Tief in die Lunge eingedrungen führen die ultrafeinen Partikel im Schweißrauch, die Schwermetalle und toxische Stoffe enthalten, zu Atembeschwerden, bronchialen Erkrankungen und im ärgsten Fall sogar nach längerer Zeit auch zu Krebs. Daher hat die Internationale Agentur für Krebsforschung (IARC) nach Auswertung vieler Studien ihre Einschätzung deutlich verschärft: Schweißrauch gilt nunmehr seit 2017 als karzinogene Substanz, also krebserzeugend. Diese Information betrifft weltweit immerhin rund elf Millionen Berufsschweißer.

Die Hochstufung als "karzinogen" sollte in den Metallbaubetrieben entsprechende Handlungen auslösen. Arbeitgeber sind ja auch gesetzlich verpflichtet, die aktuellen Grenzwerte (Details dazu wissen die Anbieter von Absauganlagen und die AUVA) einzuhalten sowie die Wirksamkeit der Arbeitsschutzmaßnahmen regelmäßig zu überprüfen und zu dokumentieren. Um somit die Gesundheit ihrer wertvollen Schweißfachleute zu erhalten.

Ein gutes Beispiel aus der Metallbranche zeigt, wie ein Arbeitgeber für wirksamen Arbeitsschutz sorgt. Im oberösterreichischen Familienunternehmen Alfred Wagner Stahl-Technik wurden mit Unterstützung der AUVA konkrete Maßnahmen umgesetzt (Bericht in METALL 12/2017). Firmenchefin Christine Wagner investierte unter anderem für den Atemschutz der Schweißer in moderne Schutzausrüstung mit Frischluftzufuhr und ist fest davon überzeugt: "Langfristig gesunde Mitarbeiter sind auch zufriedener und produktiver." Wohl ein starkes Argument für eine Investition in effektive Maßnahmen.

Ausführlich informieren und fundiert beraten lassen. Denn Standardlösungen gibt es praktisch nicht. Und daher sind die Vor- und Nachteile je nach Betrieb und Arbeitsprozess sehr unterschiedlich. Die Anbieter erstellen kundenspezifische Lösungen, die auch aus einer Kombination von verschiedenen Maßnahmen bestehen können. Grundsätzlich lautet die Reihenfolge: Zuerst vermeiden (also andere Fügeverfahren oder emissionsarme Schweißprozesse einsetzen). Ist das nicht möglich, werden Absaugungen installiert und eventuell weitere Schutzmaßnahmen für die Person (Atemschutz) getroffen.

Wissenschaftliche Untersuchungen machen deutlich: Moderne Schweißprozesse wirken schon jetzt der Entstehung von Schweißrauch deutlich entgegen. Bei EWM sind das die digital modifizierten Prozesse coldarc, forcearc und forcearc puls, die bei gleicher Abschmelzleistung deutlich weniger Emissionen verursachen als der Kurzlichtbogenprozess. Die Reduzierung der Schweißrauchemission beträgt bis zu 75 Prozent. Ebenso sollen die Schweißprozesse von Fronius (CMT Prozess), Lorch (Speed-Schweißprozesse) und Cloos die Schweißrauchkonzentration deutlich senken. Eine gewisse Rauchentwicklung lässt sich trotz dieser speziellen Verfahren nicht vermeiden. Daher muss der Schweißrauch gezielt und möglichst nahe am Lichtbogen abgesaugt werden, um die vorgeschriebenen Grenzwerte permanent einzuhalten.

Brennerintegrierte Punktabsaugungen ("Pistolenabsaugungen") erfassen den Schweißrauch direkt am "Tatort", also an der Schweißstelle. Dabei sitzt die Absaugdüse am Schweißbrenner. Direkter absaugen geht nicht, der Schweißrauch kann sich kaum in die Halle weiter ausbreiten. Der große Vorteil eines Absaugbrenners: Das händische Nachführen oder eine falsche Positionierung der Absaughaube entfällt. Die Absaugbrenner sollen natürlich maximal viel Schweißrauch erfassen, auch bei schwierigen Arbeitspositionen, etwa in Zwangslagen, aber gleichzeitig leicht, robust und handlich sein, dass man damit in alle Ecken und Winkel kommt. Das alles geht, behaupten die Hersteller Binzel, Fronius und Lorch, die solche Rauchabsaugbrenner in ihrem Programm haben, die nicht viel schwerer sind als klassische MIG-MAG-Brenner. Alle Absaugbrenner können herstellerneutral an die marktgängigen Absauganlagen angeschlossen werden. So etwa an die mobilen Absauggeräte Vacufil von Kemper. Der Schweißer wählt per Touch-Display einen Schweißbrenner aus, das Gerät stellt den Luftvolumenstrom automatisch ein. Möglich sind Absaugleistungen von 125 bis 200 m³/h.

An die VAC-Serie von Teka kann man ebenfalls alle gängigen Absaugbrennertypen anschließen. Die VAC-Cubes entfernen auch im Dauereinsatz eine Luftmenge von 210 bis 1.050 m³/h. Die verschiedenen Modelle der Serie lassen sich als Einzel- oder Mehrplatzlösung für bis zu zehn Arbeitsplätze gleichzeitig einsetzen. Statt Absaugbrenner kann man an die Geräte auch trichter- oder schlitzförmige Saugdüsen anschließen, die den Rauch bis zu einem Abstand von 150 mm erfassen.

Die weit verbreitete Alternative ist die Schweißrauchabsaugung mit Absaugarm und Haube. Schweißrauch wird dabei in einem Abstand von etwa 300 bis 400 mm erfasst und in einem mobilen oder stationären Filtergerät gereinigt. Dadurch saugt das System zwar noch am Punkt ab, ist aber weiter weg von der Rauchquelle als ein Absaugbrenner. Die Absaughaube lässt sich um 360 Grad drehen, frei positionieren, muss aber je nach Schweißposition händisch immer nachgeführt werden. Damit hängt die Wirksamkeit dieser Maßnahme stark vom Schweißer ab. Bei großen sperrigen Werkstücken (im Stahl- oder Hallenbau) oder bei häufig sich ändernden Schweißpositionen ist diese Methode eher nicht einsetzbar.

Eine mobile Einstiegslösung für den einzelnen Schweißarbeitsplatz in kleineren Metallbaubetrieben ist die Absaug- und Filteranlage filtoo von Teka. Über einen drei Meter langen Absaugarm wird die schadstoffbelastete Luft in die Filteranlage eingesaugt, in einem mehrstufigen Filterverfahren gereinigt und die saubere Luft dem Arbeitsraum wieder zugeführt.

Neben den Handschweißplätzen kann die verunreinigte Luft mit speziellen Absaughauben auch bei Roboterschweißplätzen abgesaugt werden, wo der Schweißer nicht direkt dem Schweißrauch ausgesetzt ist. Die Absaughaube deckt zwar den Bewegungsradius des Schweißroboters ab, dennoch strömen hier Gefahrstoffe ungefiltert in die Hallenluft.

Für das Verschweißen kleinerer Metallteile von Hand ist ein manueller Schweißtisch eine sehr gute Lösung. Über eine Rohrleitung wird der Tisch mit einer Absauganlage zur Schweißraucherfassung verbunden.

Zentrale Absauganlagen für Schweißrauch sind vor allem dann gefragt, wenn gleichzeitig an mehreren Arbeitsplätzen abgesaugt werden soll. Zwar gibt es auch mobile und stationäre Geräte, die gleichzeitig mehrere Schweißplätze absaugen können, allerdings ist die Anzahl der Absaugarme dabei auf zwei beschränkt. Geht es darum, Schweißrauch an mehreren fixen Arbeitsplätzen abzusaugen, ist in der Regel der Einsatz vieler einzelner mobiler Geräte nicht sinnvoll, sondern da sollten zentrale Absauganlagen für einen effektiven Arbeitsschutz sorgen. Diese Absauganlagen sind über ein Rohrleitungssystem mit den Absaugarmen an den Schweißplätzen verbunden.

Um "dicke Luft" in der gesamten Werkstatt zu vermeiden, empfiehlt sich eine Hallen- oder Raumlüftung. Diese Lüftungsmaßnahme empfiehlt sich immer dann, wenn eine punktuelle Erfassung von Rauch allein nicht ausreicht, die Direkterfassung bei Arbeiten an großen oder komplexen Werkteilen nicht praktikabel ist oder bei wechselnden Arbeitsplätzen. In all diesen Fällen können die Mitarbeiter in der Werkshalle vor den gefährlichen Schweißrauchpartikeln geschützt und die Luftqualität stark verbessert werden. Viele Systeme bieten eine automatisch geregelte Frischluftzufuhr inklusive Wärmerückgewinnung und Kühlung. Zusätzlicher Vorteil: Je nach Jahreszeit kann man entweder die Heizwärme oder die Kälte nutzen und somit Energiekosten sparen.

Angeboten werden Filtertürme, die an zentralen Plätzen in der Werkstatt positioniert werden. Hier propagieren die Hersteller wie Aigner, Al-ko Therm, Esta, Kemper und Teka die einfache Installation ihrer Filtertürme, ohne aufwendige Rohrleitungen verlegen zu müssen. Es genügt, den Filterturm in der Halle aufzustellen und an die Strom- und Druckluftversorgung anzuschließen.

Aigner hat drei Systeme für saubere Hallenluft: den Filterturm SimpleAir, der mit bis zu 20.000 m³/h umgewälzter Luftmenge permanent schädliche Partikel aus der Hallenluft entfernt. Die Luft wird über den Filterturm angesaugt, gefiltert und dem Arbeitsbereich strömungsarm in Bodennähe wieder zugeführt. Wenn sich die Produktionsbedingungen verändern, kann der Filterturm abgebaut und wieder an anderer Stelle aufgestellt werden. Möglich sind auch Heizungs- und Kühlmodule für die optimale Hallentemperatur. Die zweite Systemvariante Classic-Air kann die kühlere Luft in der Nacht nutzen, um die Halle abzukühlen. Die gereinigte Luft wird in die Halle rückgeführt. Die dritte Lösung nennt sich PerfectAir, bei der die gereinigte und mit Frischluft angereicherte Zuluft direkt und zugfrei den Arbeitsplätzen zugeführt wird. Die über einen Feinstaubfilter gereinigte Luft wird mittels spezieller Zuluftdiffusoren den Arbeitsbereichen wieder zugeführt. Der dadurch entstehende "Frischluftsee" sorgt für optimale Arbeitsbedingungen am Arbeitsplatz.

Esta hat seine Filterturm-Serie Filtower zur Hallenlüftung überarbeitet. Nunmehr sind standardmäßig EC-Ventilatoren eingebaut, womit die neuen Türme um zehn Prozent leistungsstärker und effizienter arbeiten sollen als die Vorgängermodelle. Die Absaugleistung der Filtertürme lässt sich nach Bedarf regeln, dadurch sinkt der Stromverbrauch - laut Hersteller um bis zu 50 Prozent. Die Serie ist in drei Leistungsstufen erhältlich bis zu einem maximalen Luftvolumenstrom von 22.000 m³/h. Durch das Schichtenlüftungssystem ersparen die Filtower laut Esta bis zu 70 Prozent Heizkosten pro Jahr. Die Filtower-Modelle werden auch mit einem W3-Zertifikat (höchste Stufe) oder mit Industrie-4.0-Funktionen angeboten.

Al-Ko Therm präsentiert zur Absaugung von Schweißrauch die Anlagenbaureihe AFU. Die Filtergeräte sind in mehreren Varianten für die Einzel- und Mehrplatzabsaugung verfügbar und schaffen eine Absaugleistung von 2.200 bis 6.000 m³/h. Die Modelle AFU 15 bis 50 sind mobil, brauchen nur wenig Platz und arbeiten leise. Praktisch für den Anwender: Die Auslieferung erfolgt "steckerfertig".

Speziell für die Luftreinhaltung beim sporadischen Schweißen baut Kemper seine CleanAirTower-Serie. Mit den Modellen CleanAirTower SF 5000 und SF 9000 hat der Hersteller zwei Raumlüftungssysteme mit Speicherfilter in seinem vielfältigen Programm. Alle Parameter lassen sich durch die Cloud-Anbindung auf dem Kemper-Connect-Portal jederzeit von überall überwachen. Die beiden Filtertürme eignen sich besonders für die Luftreinhaltung in kleinen Schweißbetrieben mit geringen Schweißrauchmengen. Während der Clean-AirTower SF 5000 über eine Absaugleistung von 5.000 m³/h verfügt, kann der CleanAir-Tower SF 9000 pro Stunde 9.000 Kubikmeter Luft reinigen. Tritt kurzfristig eine extrem hohe Schweißrauchkonzentration auf, so können die Mitarbeiter einen Turbo-Boost-Modus zuschalten. Dieser erhöht die Absaugleistung kurzzeitig um gut 30 Prozent. Dadurch erfassen die Filtertürme zeitlich begrenzt mehr kontaminierte Luft und reduzieren schneller die schädlichen Schweißrauchwolken.

Teka präsentiert für die Raumlüftung zwei Lösungen: CleanAir-Cube sowie Filtercube. Die Absaug- und Filteranlage Clean-Air-Cube mit Einwegfilter schafft als Standalone-Anlage eine Absaugleistung von 8.000 m³/h und kann mit dem Raumluftüberwachungsgerät Airtracker Basic und Air Controller für präventives Raumluftmonitoring kombiniert werden. Die Filtercube 4H schafft einen maximalen Volumenstrom von 10.000 m³/h. Die Filtercube lässt sich als zentrale, stationäre Absauganlage bei mehreren Handschweißplätzen, bei Schweißrobotern oder in Kombination mit Absaugtischen einsetzen.

In einer kompletten Schicht atmen Schweißer üblicherweise rund 4.000 Liter Luft ein. Ungeschützt stellt diese Menge ein ernsthaftes Gesundheitsrisiko dar. Daher ist in vielen Fällen zu den bereits genannten Absaugmaßnahmen zusätzlich ein Atemschutz notwendig. Dafür empfehlen sich belüftete Helme mit Gebläse und Partikelfilter, die außerdem auch die Augen zuverlässig schützen durch eine automatische Verdunkelung der Scheiben. Bei den Modellen von 3M, Fronius und Kemppi findet man eine entsprechende Auswahl an automatischen Schweißhelmen für den Atemschutz.

Die Speedglas Automatik-Schweißmaske G5-01 hat 3M speziell auf das Heavy-Duty-Schweißen im "harten" Indoor-Bereich ausgelegt: bei viel Hitze, Strahlung, Funkenflug, schlechter Sicht sowie schnell fliegenden Partikel. Gereinigte Luft im Schweißhelm sorgt hier für ein sicheres Arbeiten und schützt vor schädlichen Bestandteilen der Umgebungsluft. Dabei lässt sich die Maske wahlweise mit einem Gebläse- als auch einem Druckluft-Atemschutzgerät verbinden. Mit den Luftstromreglern, die auch mit Handschuhen gut bedienbar sind, kann der Anwender die Geschwindigkeit und Richtung des Luftstroms nach Bedarf anpassen und so für einen kühlenden Effekt sorgen.

Der Vizor 4000 Air von Fronius bietet eine stufenlos regulierbare Luftverteilung und wird mit einem Lithium-Ionen-Akku betrieben, der zehn Stunden durchhält. Die Frischlufthelme sind mit einem Luftschlauchanschluß und Luftstromkanälen für den Einsatz mit dem Gebläsefiltergerät ausgestattet.

Die Produktreihe "Gamma" von Kemppi erfüllt in Verbindung mit der akkubetriebenen Filtereinheit die höchste europäische TIL-Klassifizierung für die Atemschutzleistung der Klasse TH3, schützt damit vor 99,8 Prozent der Gase und Partikel in der Luft. Die Atemschutzmasken arbeiten nach dem Prinzip des "positiven Luftdrucks", der gefährliche Schweißdämpfe ausschließt und saubere und frische Atemluft in den Atembereich liefert, sodass dieser während des gesamten Arbeitstags sicher, kühl und komfortabel bleibt.

Zuerst messen sensible Sensoren permanent die Luftqualität in der Halle, erkennen dabei auch feinste Partikel. Die erfassten Messwerte lassen sich ortsunabhängig über Smartphone, Tablet oder PC überwachen und in einer Cloud speichern. Von dort erfolgen dann die Anweisungen an alle vernetzten Absaug- und Filteranlagen sowie Raumlüftungssysteme, die ihre Leistung bedarfsgerecht der Arbeitssituation anpassen. Diese präzise Absaugung und Luftüberwachung gibt Betrieben auch die notwendige Sicherheit, um die gesetzlich verbindlichen Grenzwerte einzuhalten, die man in der Software hinterlegen kann. Industrie 4.0 ist also auch in der Absaugtechnik angekommen und hält mehr und mehr Einzug zur kontinuierlichen Kontrolle der Raumluftqualität und zur Steuerung der Absauganlagen.

[Quelle: METALL 11/2019]