Hand-Laser-Maschine im Einsatz
Hand-Laser-Maschinen sind weit verbreitet und kommen vermehrt in den unterschiedlichen Branchen der BG ETEM zum Einsatz.

Das unterschätzte Risiko

Hand-Laser-Maschinen (HLM) sind weit verbreitet und kommen vermehrt auch in den Branchen der BG ETEM zum Einsatz. Das Bedienpersonal unterschätzt häufig jedoch die möglichen Gefährdungen, zumal mancher Hersteller die strahlungstechnischen Risiken verharmlost. Und nicht alle der auf dem Markt angebotenen HLM erfüllen die entsprechenden Normen oder gesetzlichen Grundlagen. Häufig fehlen notwendige Sicherheitseinrichtungen, die eine Exposition der bedienenden Person sicher verhindern. Die Betreiberinnen und Betreiber sollten deshalb die möglichen technisch-konstruktiven Schutzmaßnahmen seitens der Hersteller kennen. Für sie hat die BG ETEM eine Checkliste entwickelt, mit deren Hilfe sich die Sicherheit der Maschinen und mögliche Gefährdungen besser beurteilen und bewerten lassen. Die Checkliste bietet zudem Hilfestellung und eine Übersicht über die notwendigen Schutzmaßnahmen.

  

Gefährdungen beim Einsatz von HLM 

  • Gefährdungen durch optische Strahlung

Bei den Hand-Laser-Maschinen handelt es sich überwiegend um Laser der Klasse 4. Die eingesetzte Laserstrahlung ist dabei überwiegend unsichtbar.
 

Illustration einer Person, die eine Hand-Laser-Maschine einsetzt, mit Angabe der unterschiedlichen, entfernungsabhängigen Gefährdungen.
Typische Abstände von der Bearbeitungsposition zu Körperteilen beim Umgang mit Hand-Laser-Maschinen.

Unmittelbare Gefährdungen können durch den direkten oder reflektierten Laserstrahl auftreten. Im Fehlerfall kann der direkte Laserstrahl das Bedienpersonal oder dritte Personen im Arbeitsbereich treffen. Auch die diffuse Reflexion der Laserstrahlung aus dem Prozessbereich gefährdet schlimmstenfalls bei leistungsstarken HLM die ungeschützten Augen und die Haut. Beim Laserstrahlschweißprozess kann es zudem zu einer Emission von UV-Strahlung sowie sichtbarer Strahlung (Blaulicht) als Sekundärstrahlung kommen. Aufgrund der räumlichen Nähe zur Bearbeitungsposition sind vor allem die Augen, die Hände, die Unterarme, der Hals sowie das Gesicht des Bedienpersonals gefährdet. 

  • Gefährdungen durch Gefahrstoffe

Durch die Wechselwirkung des Laserstrahls mit den Werkstoffen während des Bearbeitungsprozesses werden in der Regel partikelförmige (Rauche, Stäube) und/oder gasförmige Gefahrstoffe freigesetzt. Im Einzelfall können die freigesetzten Stoffe auch krebserzeugend, keimzellmutagen oder reproduktionstoxisch sein. Diese Gefahrstoffe können aus der Prozesszone in den Arbeitsbereich gelangen und hauptsächlich durch Inhalation, aber auch durch Aufnahme über die Haut zu Gesundheitsschäden führen. 

  • Gefährdungen durch Brand und Explosion 

Die Laserstrahlung kann, insbesondere bei Fokussierung, durch Absorption in explosionsfähiger Atmosphäre oder an festen Oberflächen zur Zündquelle werden.

  • Gefährdungen durch Umwelteinflüsse (Einsatz im Außenbereich)

Die Umgebung, in der eine Hand-Laser-Maschine eingesetzt wird, kann zu Fehlfunktionen führen, die wiederum Gefährdungen nach sich ziehen und/oder ein Eingreifen in Gefährdungsbereiche erforderlich machen. Insbesondere bei HLM, die in Außenbereichen zum Einsatz kommen, sind Gefährdungen durch Umwelteinflüsse (unter anderem Witterungsbedingungen) bei der Gefährdungsbeurteilung zu berücksichtigen. 

  • Gefährdungen beim Einsatz in engen Räumen 

Aufgrund des einfachen Handlings lassen sich Hand-Laser-Maschinen in engen Räumen einsetzen. Beispiele hierfür sind das Bearbeiten (Fügen/Trennen) von Bauteilen in kleinen Segmenten im Schiffbau, die Bearbeitung von Rahmenkastenkonstruktionen oder Tanks sowie die Zerlegung von Kraftwerkskomponenten. Hierdurch können besondere Gefährdungen entstehen, zum Beispiel:

  • Konzentration schädlicher Substanzen in der Luft, zum Beispiel Formaldehyd oder Nickel-Staub
  • Anreicherung von Prozessgasen (Stickstoff, Argon, Helium, Sauerstoff) in der Luft, Sauerstoffverarmung,
  • bei elektrisch leitenden Bauteilen durch elektrischen Strom,
  • erhöhte Strahlungsgefährdung durch direkte sowie durch direkt oder diffus reflektierte Laserstrahlung bedingt durch die kurzen Distanzen zwischen Prozessort und Bedienpersonal,
  • erhöhte Stolper- und Stoßgefährdung.

 

Gefährdungsbeurteilung

Für Tätigkeiten, bei denen künstliche optische Strahlung am Arbeitsplatz von Beschäftigten auftritt oder auftreten kann, haben die Unternehmen eine Gefährdungsbeurteilung zu erstellen gemäß der Arbeitsschutzverordnung zu künstlicher optischer Strahlung (OStrV), der Technischen Regeln zur Arbeitsschutzverordnung zu künstlicher optischer Strahlung (TROS) Laserstrahlung und TROS Inkohärente Optische Strahlung (IOS). Dabei ist die auftretende Exposition durch künstliche optische Strahlung am Arbeitsplatz zu ermitteln und zu bewerten. 
 
Bei der Gefährdungsbeurteilung von Tätigkeiten mit HLM müssen die Betriebe die jeweiligen Einsatzgrenzen und Einsatzbereiche sowie den kompletten Lebenszyklus der HLM berücksichtigen.
 
Im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung durch den Betrieb sind Schutzmaßnahmen nach dem Stand der Technik festzulegen und umzusetzen. Die Wirksamkeit der getroffenen Schutzmaßnahmen ist wiederkehrend zu überprüfen.
 
Regelmäßige Begehungen des Arbeitsbereichs durch den Arbeitgeber bzw. die Arbeitgeberin oder die verantwortlichen Personen sind ein wichtiger Bestandteil der Überwachung des sicheren Betriebs. Das Ergebnis der Begehung ist zu dokumentieren und wird zum Bestandteil der Dokumentation der Gefährdungsbeurteilung. Gegebenenfalls sind bestehenden Schutzmaßnahmen anzupassen oder zu ergänzen. 

 

Blick auf den kompletten Lebenszyklus

Bei der Gefährdungsbeurteilung ist der komplette Lebenszyklus der HLM zu berücksichtigen, unter anderem:

  • Transport
  • Montage/Konfiguration: Zusammenbau und Installation, unter anderem mit weiteren Komponenten (Strahlführung, Lasergerät), Erstellen technischer Schnittstellen vom HLG zum Lasergerät und zu weiteren Energieversorgungs- (unter anderem Strahlführung, Lasergerät) und Entsorgungseinrichtungen (unter anderem Abluftreinigungssystem),
  • Inbetriebnahme (u. a. Festlegung des Bearbeitungsorts, Strahljustage, Prüfungen)
  • Betriebsphase/Verwendung (u. a. Festlegung der maximalen Einsatzdauer, Einsatzpositionen)
  • Modifikation der HLM
  • Wiederkehrende Prüfungen

  

Checkliste „Hand-Laser-Maschinen“

Die BG ETEM hat eine Checkliste zur Gefährdungsbeurteilung und Bewertung der Sicherheit von Hand-Laser-Maschinen entwickelt. Gemäß den technischen Normen ist der Hersteller eines Produkts verpflichtet, vorrangig eine in sich sichere Konstruktion vorzunehmen. Das heißt, er muss technisch-konstruktive Maßnahmen ergreifen, die das Risiko so weit mindern, dass es für die betreibende Person akzeptabel ist.

Auszug aus der Checkliste „Hand-Laser-Maschinen“
Die Checkliste „Hand-Laser-Maschinen“ (Auszug) gibt Hilfestellung zur Anschaffung und zum sicheren Betrieb.

Die betreibende Person muss daher unbedingt die vom Hersteller vorgesehenen technisch-konstruktiven Schutzmaßnahmen kennen, um sicher mit der HLM arbeiten zu können.

Die Checkliste wendet sich vornehmlich an Unternehmen, Laserschutzbeauftragte und fachkundige Personen, die vor dem Kauf beziehungsweise vor der Inbetriebnahme einer Hand-Laser-Maschine stehen. Sie soll als Hilfestellung bei der Auswahl dienen. Gleichzeitig gibt die Checkliste hilfreiche Hinweise zur Gewährleistung des sicheren Betriebs. So enthält sie eine Übersicht über technische, organisatorische und persönliche Schutzmaßnahmen, die im Betrieb umzusetzen sind, und gibt einen Überblick über notwendige technisch-konstruktive Sicherheitseinrichtungen, über die die HLM verfügen sollten.

→ Was bei der Auswahl von Hand-Laser-Maschinen zu beachten ist:

  • Typschild (Herstelleradresse, CE-Kennzeichnung, Laser-Beschilderung, Laser-Warnzeichen)
  • Betriebsanleitung und technische Dokumentation in Landessprache bzw. in verständlicher Sprache
  • EU-Konformitätserklärung nach Maschinenrichtlinie 2006/42/EG mit Nennung von z. B. ISO 11553-2
  • Autorisierungseinrichtung (z. B. Schlüsselschalter)
  • Schnittstelle für externe Sicherheitseinrichtungen (z. B. Türkontaktschalter)
  • Faserbruch- und Faserstecker-Erkennung
  • abschließbarer Hauptschalter mit Not-Aus- bzw. Not-Halt-Funktion
  • Emissions-Warneinrichtung an der Laserquelle und am Hand-Laser-Kopf
  • Aufsatzkontrolle (z. B. Werkstückkontakt mittels Klemmvorrichtung)
  • Technische Maßnahme zur Verhinderung der Ausbreitung (Propagation) von Laserstrahlung in sämtliche Raumrichtungen (z. B. Abstandssensorik, berührungslose Werkstückerkennung, Prozesssensorik)
  • Galvanische Entkopplung von Düse und Gehäuse des Hand-Laser-Kopfes

Schutzmaßnahmen

Der Hersteller muss die sichere Konstruktion gewährleisten und den bedienenden Personen die notwendigen Informationen zur Verfügung stellen. Darüber hinaus müssen die Unternehmen eine Reihe an Schutzmaßnahmen festlegen und umsetzen. 
 
Die Schutzmaßnahmen sind in der Reihenfolge „STOP“ (Substitution, Technisch, Organisatorisch, Persönlich) festzulegen und zu dokumentieren. Im Rahmen der Substitutionsprüfung und des Minimierungsgebots müssen die Betriebe überprüfen, inwiefern andere geeignete Arbeitsverfahren und Arbeitsmittel die Gefährdungen durch Laserstrahlung an Arbeitsplätzen vermeiden oder minimieren können.

 

Technische Schutzmaßnahmen 

  • Abschirmungen (feste Absperrungen, Stellwände) 

Der Arbeitsbereich, an dem die Hand-Laser-Maschine eingesetzt wird, muss durch geeignete Abschirmungen von den übrigen Arbeitsbereichen abgegrenzt werden. Hierzu ist entweder ein separater Raum oder eine separate Kabine als Arbeitsbereich festzulegen. Wird die HLM ortsveränderlich eingesetzt, ist ein ausreichender Schutz durch variable Abschirmungen zu gewährleisten.

  • Absaugung

Während der Lasermaterialbearbeitung muss eine wirksame Absaugung und Filterung von gas- und partikelförmigen Prozessemissionen erfolgen. Das Erfassungssystem ist dabei unmittelbar an der Laserbearbeitungszone zu platzieren. 

  • Emissions-Warnleuchten

An den Zugängen zum Laserbereich sind Emissions-Warnleuchten zwingend erforderlich. 

 

Organisatorische Schutzmaßnahmen 

  • Laserschutzbeauftragte

Bei den Hand-Laser-Maschinen handelt es sich typischerweise um Lasersysteme der Laserklasse 4. Gemäß OStrV ist ein Laserschutzbeauftragter zu bestellen, der die entsprechenden Aufgaben übernimmt.

  • Laserbereich und Zugangsbeschränkung. 

Der Laserbereich, in dem Expositionsgrenzwerte überschritten werden können, ist festzulegen, abzugrenzen und durch Warn- oder Hinweisschilder zu kennzeichnen. 
 
Das Unternehmen muss durch organisatorische Schutzmaßnahmen den Zutritt von unbefugten Personen zu diesem Bereich unterbinden, etwa durch Absperrungen, Warnbänder, Kennzeichnungen/Verbotsschilder oder Warnposten. 

  • Betriebsanweisungen

Eine Betriebsanweisung für den Umgang mit Hand-Laser-Maschinen ist zu erstellen und dem Bedienpersonal zugänglich zu machen. 

  • Unterweisungen, Einweisung/Schulung 

Die umfangreichen Anforderungen bei der Bedienung einer Hand-Laser-Maschine bedingen eine entsprechende Ausbildung und Unterweisung des Bedienpersonals. Hierzu gehören die Einweisung /Schulung in die sichere Verwendung der HLM durch den Hersteller sowie die betriebsinterne Unterweisung zu deren Gefahren und den notwendigen, vom Betrieb festgelegten, Schutzmaßnahmen. 
 
Die Unterweisung muss vor Aufnahme der Tätigkeit erfolgen und ist mit maximal einjährigem Abstand zu wiederholen, gegebenenfalls halbjährlich, wenn das Jugendarbeitsschutzgesetz gilt (§29 Unterweisung über Gefahren, Abs. 2). Integraler Bestandteil der Unterweisung sollten die Inhalte der jeweiligen Gefährdungsbeurteilung und der zugehörigen Betriebsanweisungen für einen entsprechenden HLM-Arbeitsplatz sein.

  • Arbeitsmedizinische Vorsorge 

Für Beschäftigte, die in Bereichen mit Laserstrahlung tätig sind, ist in Bezug auf die Exposition gegenüber Laserstrahlung weder eine Pflicht- noch eine Angebotsvorsorge vorgesehen. Der Arbeitgeber bzw. die Arbeitgeberin hat jedoch den Beschäftigten eine arbeitsmedizinische Vorsorge (Wunschvorsorge) zu ermöglichen, sofern ein Gesundheitsschaden im Zusammenhang mit der Tätigkeit nicht ausgeschlossen werden kann. 
 
Bei Hand-Laser-Maschinen ist nicht ausgeschlossen, dass Beschäftigte im Rahmen der Laseranwendung inkohärenter künstlicher optischer Strahlung (zum Beispiel durch UV-Strahlung beim Laserstrahlschweißen) ausgesetzt sind. In diesem Fall werden in der Regel die Expositionsgrenzwerte für das Auge und die Haut überschritten. Der Arbeitgeber oder die Arbeitgeberin hat daher die Durchführung der Pflichtvorsorge sicherstellen. 
 
Weitere arbeitsmedizinische Vorsorge kann aufgrund der Belastung, zum Beispiel durch Gefahrstoffe (Schweißrauche) oder Lärm am HLM-Arbeitsplatz, erforderlich sein (Pflichtvorsorge) oder ist vom Unternehmen anzubieten (Angebotsvorsorge).

 

Persönliche Schutzmaßnahmen 

Aufgrund der im Arbeitsbereich auftretenden direkten oder reflektierten Laserstrahlung sowie der Sekundärstrahlung (UV-Strahlung und Wärmestrahlung), die möglicherweise beim Bearbeitungsprozess auftritt, muss das Bedienpersonal durch geeignete persönliche Schutzausrüstung geschützt werden. 
 
Um Augenverletzungen aber auch Verbrennungen etwa an Fingern, Händen, Unterarmen, Hals oder Gesicht zu vermeiden ist bei der Lasermaterialbearbeitung ein Laserschutzhelm oder ein Laserschutzvisier zu tragen, gegebenenfalls in Verbindung mit einer Laserschutzbrille. Zudem sind geeignete, langärmelige Schutzkleidung und Schutzhandschuhe notwendig. 
 
Bei der Lasermaterialbearbeitung von kritischen Werkstoffen, etwa PVC, Polycarbonat oder beschichteten Metallen, kann zudem der Einsatz von Atemschutz notwendig sein.

Eva Janick, Martin Brose, Malte Gomolka

Hand-Laser-Maschinen – eine kleine Geschichtsstunde

  • Der Begriff „Hand-Laser-Maschinen“ umfasst alle offenen Laser-Einrichtungen zur Materialbearbeitung und Laserschweißgeräte mit Handführung oder Handpositionierung. Die Geräte bringen niedrige Betriebskosten mit sich und liefern saubere Schweißergebnisse mit hochwertigen Schweißnähten, geringer Wärmeeinflusszone und wenig Materialverzug. Außerdem sind sie trag- beziehungsweise rollbar, die Einrichtungsanforderungen sind minimal, Prozessautomatisierung ist möglich. Mit Hand-Laser-Maschinen lassen sich Oberflächen reinigen und entlacken und Teile beschriften. Sie ermöglichen Fügen und Trennen (Schweißen, Schneiden und Auftragsschweißen). Weitere typische Anwendungsfelder sind Kunstrestauration und Denkmalpflege.
  • Hinsichtlich der Sicherheit von Konstruktion und Betrieb von Hand-Laser-Maschinen kamen nach der Markteinführung zunächst Bedenken auf. Im Jahr 2005 initiierte die Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA) deshalb ein Forschungsprojekt, um die persönliche Schutzausrüstung für HLM zu prüfen und zu qualifizieren. Ein weiteres Ziel war es, Mindestanforderungen an den Laserschutz zu definieren. Der Forschungsbericht „Qualifizierung von persönlicher Schutzausrüstung für handgeführte Laser zur Materialbearbeitung“ erschien 2008. Die Ergebnisse verdeutlichten, dass gewöhnliche Baumwollkleidung gegenüber Laserstrahlung nur geringen Schutz bietet. Als vorteilhaft stellte sich Schutzkleidung aus Armid-Gewebe heraus beziehungsweise Gewebe, das mit metallischen Schichten kaschiert oder beschichtet ist.
  • Im Jahr 2011 nahm dann ein Forschungsprojekt der BAuA die konstruktiven Sicherheitseinrichtungen für Hand-Laser-Maschinen unter die Lupe. Als Ergebnis wurden Vorschläge für Prüfverfahren zur Überprüfung der funktionalen Sicherheit von HLM zur Materialbearbeitung sowie Checklisten für Hersteller und Benutzer entwickelt. Die Checklisten sollten dabei zum einen den Herstellern als Hilfestellung dienen, um eine sichere Konstruktion von HLM hinsichtlich der Lasersicherheit zu erzielen. Zum anderen sollten sie für Benutzerinnen und Benutzer eine Möglichkeit bieten, sicherheitsrelevante Einrichtungen zu verifizieren und richtig zu bedienen. Ziel war es, den sicheren Betrieb von HLM zu gewährleisten.
  • Im Jahr 2019 wurde schließlich die DGUV Information 203-093 veröffentlicht: „Handlungshilfe für die Gefährdungsbeurteilung beim Betrieb von offenen Laser-Einrichtungen zur Materialbearbeitung mit Handführung oder Handpositionierung“. Mit dieser erhielten Arbeitgeberinnen und Arbeitgeber sowie fachkundige Personen eine Hilfestellung gemäß Arbeitsschutzverordnung zu künstlicher optischer Strahlung (OStrV) beziehungsweise Technische Regeln Laserstrahlung (TROS Laserstrahlung), die es ermöglicht, die Gefährdung an Arbeitsplätzen mit HLM zu beurteilen.
  • Zwischen 2019 und 2021 führte die DGUV das Forschungsprojekt „UV-Strahlung bei der Handlasermaterialbearbeitung“ durch, das die Emission von UV-Strahlung während des Laserschweißprozesses mit Hand-Laser-Maschinen untersuchte. Die Ergebnisse des 2022 veröffentlichten Projekts zeigen, dass während des Laserstrahlschweißprozesses Sekundärstrahlungsemissionen auftreten können, die den Grenzwert überschreiten. 

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