Jutec Hitzeschutz und Isoliertechnik Mobiler Laserschutz jetzt auch für Hochleistungslaser

Die Materialbearbeitung mit dem Laser ist nicht ungefährlich. Einen sicheren Schutz der Umgebung vor Hochleistungslasern ist zwingend nötig. Wie ein Laserschutz mobil und flexibel sein kann, zeigt Jutec Hitzeschutz und Isoliertechnik GmbH.

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VdLB Verband deutscher Laseranwender - Blechbearbeitung e.V.

Timesavers International B.V.

evopro systems engineering AG

JUTEC Hitzeschutz und Isoliertechnik GmbH

Der Laser als Werkzeug ist in heutigen Produktionsbetrieben eine wesentliche Stütze des Erfolgs – sei es beim Schweißen von Strukturbauteilen, beim Löten von Außenhautteilen einer modernen Pkw-Karosserie oder im Rahmen des Additive Manufacturing. Während leistungsstarke Laserstrahlquellen mit Leistungen von mehr als 1 kW früher einen Footprint (Maschinenausmaße) von 10 m² und mehr besaßen, beanspruchen derartige Systeme heutzutage selten mehr als 1 m² Standfläche. Nicht nur, dass der Platzbedarf signifikant gesunken ist, auch die Anschaffungskosten pro kW erfahren einen Abwärtstrend. Parallel dazu wird die verfügbare Wissensbasis über Laserprozesse immer größer. In der Konsequenz führen diese einzelnen Aspekte zu dem Trend, dass immer mehr Hochleistungslaser eingesetzt werden. Dieser Trend wird begleitet von der Tatsache, dass sich im Allgemeinen die Lebenszyklen sämtlicher Produkte verkürzen, wodurch eine zunehmende Flexibilisierung der Produktionsstätten gefordert ist, sodass ein schnelles Errichten von Laserbearbeitungsräumen eine häufige Anforderung darstellt.

Die Jutec Hitzeschutz und Isoliertechnik GmbH hat diesen Trend bereits vor mehreren Jahren erkannt und innerhalb eines gemeinsamen international besetzten Forschungsprojektes mit Partnern die Basis für ein Schutzsystem für Hochleistungslaser geschaffen.

Direkt in den Sicherheitskreis des Lasers eingebunden

Zum sicheren Schutz der Umgebung vor Hochleistungslasern sieht die Norm DIN EN 60825-4:2011-12 eine Kategorisierung in drei unterschiedliche Klassen – T1, T2 und T3 – vor, je nach dem in wel-cher Regelmäßigkeit die Funktion der Laseranlage überwacht wird. Operiert die Laseranlage beispielsweise im Handbetrieb mit kontinuierlicher Überwachung, so muss der Laserschutz lediglich der Klasse T3 genügen. In Zahlen bedeutet dies, dass die Laserschutzumhausung der vorhersehbaren Maximalbelastung durch Laserstrahlung über eine Zeitdauer von 10 Sekunden widerstehen muss, ohne dass gefährdende Laserstrahlung austritt. Bei hinreichend großem Abstand zwischen Laserfokus und Laserschutzumhausung und kleinen Laserleistungen kann bereits eine Stahl- oder Aluminiumplatte mit einer Dicke von 2 mm ausreichend sein. Wird die Laseranlage automatisch betrieben, sodass eine Überprüfung durch den Bediener beispielsweise nur zu Schichtwechseln vorgenommen wird, so muss auch die Laserschutzwand entsprechend länger der vorhersehbaren Maximalbestrahlung widerstehen; in dem Fall findet die Klasse T1 Anwendung. Die Klasse T1 bedeutet eine Standzeit von 30.000 Sekunden, also etwa 8,3 Stunden. Bei robotergeführten Anwendungen, bei denen der Laserstrahl direkt auf die Umhausung treffen kann, bedeutet dies, dass die Schutzwand der direkten Bestrahlung über 8 Stunden standhalten muss, sofern keine weiteren Sicherheitseinrichtungen eingreifen und die Laserbestrahlung stoppen würden.

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Das von Jurtec zusammen mit Partnern entwickelte System greift die geschilderten Herausforderungen beim Schutz von Hochleistungslasern auf und stellt dem Interessenten ein modulares System zur Verfügung, welches entsprechend der jeweils herrschenden Anforderungen frei konfektioniert und kombiniert werden kann. Das Laserschutzsystem von Jutec Hitzeschutz und Isoliertechnik wird direkt in den Sicherheitskreis der Laseranlage eingebunden und kann somit jederzeit die Emission von Laserstrahlung stoppen – praktisch analog wie ein Türschalter. Um den Anforderungen, die ein flexibler Einsatz bedingt, bestmöglich zu entsprechen, basiert das aktive Laserschutzsystem auf einem mehrlagigen Textilaufbau, der einen vollflächigen Sensor enthält, sowie einer Abschaltelektronik, die die Schnittstelle zwischen Sensor und Sicherheitskreis des Lasers darstellt. Die elektrischen Signale des Sensors werden von der Abschaltelektronik stets überwacht und verändern sich bei Laserbeschuss, sodass der Sicherheitskreis geöffnet wird. Jörn-Bo Hein, Geschäftsführer der Jutec Hitzeschutz und Isoliertechnik GmbH, offenbart: „Es war nicht ganz einfach dem System beizubringen, dass es bei Streustrahlung mit geringer Intensität beispielsweise beim Laserschweißen nicht auslöst, sondern nur dann, wenn wirklich eine Havarie der Laseranlage eingetreten ist.“ Gelungen ist dies, indem der Sensor von einer passiven, diffus reflektierenden Nutzschicht bedeckt ist. Erst wenn die passive Nutzschicht durch den Laserstrahl zerstört wird, reagiert der Sensor und initiiert das Öffnen des Sicherheitskreises.

Vollständig geschlossene, aktive Laserschutzkabine

Das aktive Laserschutzsystem wird in unterschiedlichen Ausführungsformen geliefert, beispielsweise als aktive Laserschutzmatte oder als aktive Laserschutzstellwand. Die aktiven Laserschutzmatten werden üblicherweise in ansonsten passiven Laserschutzumhausungen eingesetzt zum Schutz besonders exponierter Flächen.

Die aktiven, modularen Laserschutzstellwände mit einer Höhe von 2,5 m und einer Breite von jeweils 1,3 m lassen sich zu einer vollständig geschlossenen aktiven Laserschutzkabine aufbauen. Der Aufbau einer Laserschutzkabine aus 12 Modulen – entsprechend einem quadratischen Grundriss mit einer Kantenlänge von 3,9 m – benötigt nur etwa zwei Zeitstunden; sodann kann der Einsatz des Hochleistungslasers direkt beginnen. Jörn-Bo Hein führt weiter aus: „Wir freuen uns ganz besonders über drei Dinge:

1. Dass die Ergebnisse aus einem Forschungsprojekt zu dieser Weltneuheit geführt haben.

2. Dass der Laserschutz für unsere Kunden nun noch etwas einfacher geworden ist, und;

3. Dass sich das System im Einsatz sowohl bei Laserherstellern als auch im Automotive-Umfeld bisweilen bestens bewährt.“

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Frauke Finus, Leitende Redakteurin blechnet

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