Für jede Laseranlage das passende Sicherheitssystem

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Klinkhammer Intralogistics GmbH

Baß Antriebstechnik GmbH

Schages GmbH & Co.KG

iwb Institut für Werkzeugmasch. und Betriebswissenschaft der TU München

Funktionale Sicherheit des Gesamtsystems

Die theoretischen Grundlagen für eine Umsetzung dieser Variante sind bereits vorhanden, jedoch müssen sie noch in die Praxis transferiert werden. Des Weiteren ist beim Aufbau einer derartigen Einrichtung darauf zu achten, dass das System nach den Richtlinien der EN ISO 13849-1 (Sicherheit von Maschinen – Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen) qualifiziert werden kann. Als Vorteile des zentralen aktiven Lasersicherheitssystems sind vor allem der geringe monetäre Aufwand, die hohe Sicherheit und die Flexibilität zu nennen. Durch den Einsatz von lediglich einem beziehungsweise zwei Sensoren kann ein nahezu beliebig großer Arbeitsraum abgedeckt werden. Des Weiteren werden im Fehlerfall in der Regel keine Komponenten des Sicherheitssystems beschädigt, sodass der Fehler behoben und die Anlage wieder in Gang gesetzt werden kann. Ein kosten- und zeitintensiver Austausch von Elementen der Sicherheitseinrichtung entfällt somit. Des Weiteren kann das System an verschiedenen Einrichtungen, Optiken und Maschinen angebracht werden und muss lediglich auf Software-Basis neu konfiguriert werden, um korrekt zu arbeiten.

Mit dem neu entwickelten System und den bereits kommerziell erhältlichen aktiven Laser-Sicherheitssystemen werden dann in Verbindung mit den Erkenntnissen aus der Prozesstechnik Betrachtungen der Gesamtsicherheit durchgeführt. Die Frage, welche Sicherheit ein System aus aktiven Komponenten mit unterschiedlichen Sicherheitseinstufungen und aus passiven Komponenten mit statistischen Schwankungen bietet und bieten kann, ist gegenwärtig ungeklärt und soll auf diese Weise beantwortet werden.

Wie zu Beginn des Beitrags bereits dargelegt, stellen sich die Auslegung und die Auswahl von Sicherheitseinrichtungen für Lasermaterialbearbeitungsanlagen oftmals als schwierig, unsicher und langwierig dar. Um an dieser Stelle Abhilfe zu schaffen, werden in einem dritten Schritt die bisher gewonnenen Erkenntnisse zusammengeführt. Bis zu diesem Punkt wurde Wissen über die Strahl-Stoff-Wechselwirkungen an passiven Schutzwänden, die statistische Verteilung von deren Schutzzeiten und die gegebene und mögliche Sicherheit von Kombinationen aus aktiven und passiven Komponenten gewonnen. Außerdem liegen Erfahrungen aus der Umsetzung eines neuartigen zentralen aktiven Lasersicherheitssystems vor.

Schematisches Vorgehen für den Systemintegrator

Basierend auf diesen Resultaten wird eine Methode entwickelt, welche eine einheitliche, wissenschaftlich fundierte Möglichkeit bieten soll, für eine gegebene Laseranlage das adäquate Sicherheitssystem auf ökonomische Weise zu ermitteln. Insbesondere ist dabei ein schematisches Vorgehen zu beschreiben, an das sich der Systemintegrator beziehungsweise der Anwender halten und auf das er sich auch verlassen kann. Als Grundstein der Methode dient das erworbene Wissen über die Einflussfaktoren auf die Schutzzeit von passiven Laserschutzwänden und die Erkenntnisse über deren statistische Verteilung. Hieraus lassen sich Schutzzeittabellen für verschiedene Strahlquellen und Geometrien erstellen. Hinzu kommt die Erkenntnis über die Sicherheit, die ein Schutzsystem für Laser generell bieten sollte, und darüber, welche Sicherheit mit passiven und aktiven Komponenten erreicht werden kann. Parallel dazu sind verschiedene Standard-Szenarien zu ermitteln und es werden modellartig deren Sicherheitskonzepte erarbeitet.Durch die rasante Entwicklung der Strahlquellen in Verbindung mit innovativer Anlagentechnik eröffnen sich in der Lasertechnik völlig neue Bereiche. Allerdings stellt dies eine Herausforderung an die Sicherheitstechnik dar, da nun in Sekundenbruchteilen beträchtliche Leistungsdichten in beliebigen Orten im Raum positioniert werden können. Zudem herrscht bei den Herstellern und Anwendern eine hohe Unsicherheit bezüglich der rechtlichen Lage in der Lasersicherheit und der Auslegung von Lasersicherheitssystemen. Das iwb forscht deshalb in diesem Bereich mit dem Ziel, jeder Laseranlage auf ökonomische Weise das geeignete Sicherheitssystem zukommen zu lassen.

Teil 1 finden Sie hier

Literatur

[1] Lugauer, F.: Aktuelle Impulse in der Lasersicherheit aus Sicht der Forschung. Bayerische Laserschutztage. Eine Tagung des Bayerischen Laserzentrum e.V. und des Bayern Photonics e.V. zum Thema Anlagensicherheit und persönliche Schutzausrüstung. Nürnberg, 11./12.06.2013.

[2] Braunreuther S.; Zäh, M.F.: A-priori-Schutzzeitermittlung passiver Hohlkammerschutzwände bei cw-Lasern. In: H.-D Reidenbach (Hg.): Nichtionisierende Strahlung in Arbeit und Umwelt. 43. Jahrestagung des Deutschen Fachverbandes für Strahlenschutz e. V. NIR 2011. Düsseldorf, 19.-21.09.2011. Fachverband für Strahlenschutz. Köln: TÜV Media, S. 679-690.

[3] Braunreuther S.: Konzept für die zentrale aktive Lasersicherheit für Hochleistungsrechner der neuesten Generation. Aktiver Laserschutz. Ein Workshop des Bayerischen Laserzentrum e.V. und des Bayern Photonics e.V. zum Thema aktive Schutzkonzepte und -systeme für den sicheren Lasereinsatz. Nürnberg, 08.11.2012.

* Florian Lugauer, Robert Wiedenmann und Dr.-Ing. Stefan Braunreuther sind Mitarbeiter der Themengruppe Füge- und Trenntechnik am Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) der TU München in 85748 Garching, Bryndis Eliasdottir ist Bachelorandin im Bereich Lasersicherheit und Prof. Dr.-Ing. Michael Zäh ist Leiter des Instituts, Tel. (0 89) 28 91 55 54, florian.lugauer@iwb.tum.de

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