Co to znaczy, że kabina laserowa jest bezpieczna?
Sprzęt używany do spawania części samochodowych może stanowić zagrożenie. Zagrożenie to jest jednak regulowane przez międzynarodowe normy. Można by pomyśleć, że jest to dość nudne zadanie, ale dla Erwina Heberera, jednego z pionierów w dalszym rozwoju laserowych kabin bezpieczeństwa, była to wielka pasja.
Lasery robią wrażenie na Hebererze. Laser skupia światło, które generuje ogromną energię, a ludzie nie są w stanie tego zobaczyć. Energia ta topi metal, ale niesie ze sobą również zagrożenia. "Jednym z problemów z laserami zawsze będzie to, że się odbijają. Tworzą gorące punkty, które mogą wypalić się we wszystkim" - mówi Heberer. Lasery są obecnie często wykorzystywane w przemyśle, na przykład w produkcji samochodów, ponieważ zastępują wiele tradycyjnych zadań spawalniczych. Jednak technologia ta zwiększa również wymagania dotyczące bezpieczeństwa, ponieważ te gorące punkty są niebezpieczne i mogą nawet wypalić się w ścianach, optyce lub metalowych częściach - a w najgorszym przypadku nawet w ludzkiej skórze.
W siedzibie producenta systemów FFT w Fuldzie, podobnie jak w innych miejscach, wokół systemów spawania laserowego ustawione są kabiny ochronne. Heberer wchodzi do jednej z szarych kabin, w której za pomocą zacisków hydraulicznych mocowane są dwie pary drzwi samochodowych. Dwa pomarańczowe roboty przemysłowe firmy Kuka pochylają się nad tymi częściami, na których końcach znajdują się sześciany z soczewkami. Soczewki te skupiają wiązkę lasera, która spawa ze sobą części samochodu. Kable biegnące wzdłuż ramion robota prowadzą drut spawalniczy i transportują wiązki laserowe.
Heberer jest ekspertem w dziedzinie bezpieczeństwa laserowego od ponad 20 lat i skontrolował wiele kabin bezpieczeństwa laserowego na całym świecie - u głównych producentów samochodów w Niemczech, ale także w Czechach, Hiszpanii, USA i Chinach. Kabiny mogą być geograficznie oddalone od siebie, ale podstawowa struktura kabiny bezpieczeństwa jest taka sama na całym świecie, ponieważ właściwości fizyczne lasera są wszędzie takie same. W celu określenia bezpieczeństwa kabin laserowych zwykle stosuje się jednolitą normę: 60825 - 4, która została zdefiniowana przez Międzynarodową Komisję Elektrotechniczną (IEC).
Norma wymaga, aby systemy laserowe były sprawdzane co osiem godzin. Heberer zapewnia, że kabiny są bezpieczne w tym okresie, mierząc promieniowanie na zewnątrz kabiny. Nie może ono przekraczać 50 watów na metr kwadratowy. Norma zawiera również szczegółowe przepisy, takie jak sposób sprawdzania, czy ściana ochronna może wytrzymać działanie lasera. Heberer sprawdza wiele aspektów, w tym konstrukcję drzwi i wentylację, ale także szczegóły, takie jak prawidłowe oznakowanie tylnej części laserowej bariery ochronnej. Takie drobne szczegóły są kluczowe, ponieważ mogą decydować o tym, czy ściana wytrzyma wiązki lasera. Ci, którzy przestrzegają normy, mogą być pewni, że spełniają najnowsze standardy bezpieczeństwa. Zwiększa to zaufanie producentów, klientów i pracowników, którzy pracują z laserami. Normy mają również znaczenie prawne. Normy IEC i Niemieckiego Instytutu Normalizacyjnego (DIN) mają zastosowanie nie tylko do technologii laserowych.
W latach 80. i 90., kiedy lasery przemysłowe stały się coraz tańsze i dzięki temu znalazły szersze zastosowanie, nastąpił również postęp w zakresie przepisów dotyczących ich bezpiecznego użytkowania. 76-letni Erwin Heberer, z wykształcenia ślusarz, rozpoczął w 1989 roku w swojej małej firmie produkcję kabin ochronnych do laserów, gdy zleciła mu to firma z Monachium. Heberer szybko zaczął się zastanawiać, czy kabiny te są naprawdę bezpieczne. I tak rozpoczęły się prace rozwojowe.
Testy przeprowadzone w Akwizgranie i Kopenhadze wykazały, że ścianki kabin pękały znacznie częściej niż oczekiwano. Heberer odkrył również, że tradycyjne metody testowania nie odpowiadały praktyce. Wspólnie z Joachimem Franekiem stwierdził, że dotychczas nie uwzględniono w wystarczającym stopniu przepływu ciepła z miejsca wypalania laserowego na bok. Większość testów przeprowadzono przy użyciu małych laserów, a wyniki następnie ekstrapolowano liniowo na lasery przemysłowe. „Nie miało to jednak zastosowania w praktyce w przypadku laserów o większej mocy, które zachowywały się inaczej. Są one zależne od wielkości plamki”, relacjonował.
Herberer podkreślał również niebezpieczeństwa związane z odbiciami lasera. Pokazał zdjęcia spalonych próbek tkanek, zwracając uwagę na zagrożenia związane z rozpraszaniem wiązki laserowej. W kabinie laserowej FFT w Fuldzie do dziś pokazuje metalową płytę z śladami przypalenia. Nawet dzisiaj mogą powstawać dziury spowodowane nieprzewidzianymi gorącymi punktami. Jednak obecnie jesteśmy lepiej przygotowani na te zagrożenia.
Heberer, który jeszcze przed rozpoczęciem pracy w dziedzinie bezpieczeństwa laserowego był aktywnym członkiem komisji normalizacyjnych zajmujących się ochroną akustyczną, intensywnie angażował się w reformę norm dotyczących laserów. W latach 90., współpracując z Międzynarodową Komisją Elektrotechniczną (IEC), za swój główny cel uznał reformę procesu testowania kabin laserowych. W 2000 roku jego propozycja została ostatecznie przyjęta w Mediolanie.
Praca nad normami to długotrwały proces, jak wyjaśnia Heberer na podstawie listy propozycji zmian. Praca ta była dla niego pasją, ponieważ pomagała mu rozwiązywać ważne wyzwania techniczne i poprawiać bezpieczeństwo kabin laserowych na całym świecie. Do dziś zachęca do aktywnego udziału w procesach normalizacyjnych. Dzięki współpracy można nie tylko współtworzyć najnowszy stan techniki, ale także zapewnić, że własne produkty zostaną uznane za standard międzynarodowy.
Heberer krytykuje jednak fakt, że niektóre duże przedsiębiorstwa w Niemczech angażują się w mniejszym stopniu w prace organów normalizacyjnych, ponieważ obawiają się, że konkurencja uzyska wgląd w ich innowacje. Jest jednak przekonany, że w dłuższej perspektywie czasowej współpraca ta przynosi korzyści.
Dzięki prywatnej organizacji normalizacji Niemcy odegrały wiodącą rolę jako organ normalizacyjny podczas cudu gospodarczego. Dla przedsiębiorstw zorientowanych na rynek europejski i globalny ma to nadal ogromne znaczenie. Niemiecki model „oddolny” gwarantuje ponadto opracowywanie norm, na które rzeczywiście istnieje zapotrzebowanie.
Erwin Heberer nie postrzega zaangażowania Chin w międzynarodowych organizacjach normalizacyjnych jako coś zasadniczo negatywnego. Gdy znaczące przedsiębiorstwa angażują się w normalizację, wzmacnia się globalna interoperacyjność, z czego wszyscy czerpią korzyści. Z tego powodu jego końcowe wezwanie brzmi: „Angażujcie się w normalizację!”.
Źródło: Frankfurter Allgemeine Zeitung, str. 16, nr 65 (18 marca 2025 r.)
