Laut Statistischen Bundesamt sind ca. 1,6 Mio. Erwerbstätige in metallverarbeitenden Betrieben beschäftigt. Im Metall- und Maschinenbau werden heute durch Schweißen Bau-gruppen im Stahl-, (Schienen)fahrzeug-, Eisenbahnbrücken-, Schiff-, Behälter- und Rohrleitungsbau sowie Erzeugnisse im Bereich der Wehrtechnik gefertigt.

Schweißrauch ist ausgehend von den potentiellen Staubinhaltsstoffen toxisch und/ oder krebserregend einzustufen. Um Energie zu sparen, ist die gefilterte Abluft idealerweise wieder in den Produktionsraum zurückzuführen. Gemäß den rechtlichen Regelungen sind bei Stoffen mit Arbeitsplatzgrenzwerten (AGW, Mangan) Nachweise für die Reinluftrückführung zu erbringen, dass die Reinluftkonzentration nur 1/5 des AGW beträgt (z.B. Mangan: 4 µg/m³ (A)). Bei partikelförmigen krebserregenden Stoffen (Nickel) darf die Reinluftkonzentration nur 1/10 des Beurteilungswertes betragen. Da es derzeit kein Nachweisverfahren gibt, ist dieser Nachweis nicht zu erbringen. Schwermetalle liegen bei thermischer Aerosolentstehung (Stahlwerk, Gießereien, Schweißen und Schneiden) in einer filtergängigen Form vor. Die partikelförmige Fraktion wird heute meist durch membranbeschichtete Hochleistungsfilter zurückgehalten. Die filtergängige Fraktion wird derzeit ignoriert. Durch das im Raum stehende PFA-Verbot der EU müssten alle per- und polyfluorierten Alkylsubstanzen mit Übergangsfristen zwischen 18 Monaten und 12 Jahren vom Markt verschwinden. Davon betroffen wären vermutlich auch Membranmaterialien für die Filtertechnik. Ziel des Forschungsvorhabens ist es daher, eine Filtereinheit für die Abscheidung sowohl partikulärer als auch filtergängiger Bestandteile von Schweißrauch zu entwickeln, welche ohne membranbeschichtete Materialien auskommt und auch die Anforderungen an eine Reinluftrückführung von 1/10 der Beurteilungswerte für krebserzeugende Gefahrstoffe erfüllt. Für die Abscheidung der partikelförmigen Fraktion wird ein Filterelement entwickelt, welches sich durch eine mittels Feinstfasern strukturierte Oberfläche auszeichnet und sich leicht regenerieren lässt.

Es soll der gesamte Schweißrauch mit einer kostengünstigen und kompakten Filteranlage abgesaugt werden. Es müssen große Mengen hochdisperser Schweißrauche abgeführt werden. Dies ist nur mit großen lokalen Luftwechselraten > 50/h sowie Strömungsgeschwindigkeiten von 0,4 m/s direkt am Entstehungsort möglich. Entstehende Schweißrauche können auf Grund des zu bearbeitenden Materials und der entstehenden Partikelgröße explosions- und brandfördernd sein. Dies muss bei der Abscheidung berücksichtigt werden. Die technische Herausforderung besteht darin, einen stabilen Betrieb bei hohen Volumenströmen zu realisieren. Auch soll das Hauptfilterelement PTFE-frei sein. Um die großen Mengen an Feinststaub und Rauch zu filtern, wird der zu entwickelnde Abscheider folgende Funktionen/Elemente enthalten:

• Agglomerationsstufe,
• Oberflächenbeschichtung des Filtermediums.

Der Schweißrauch- Versuchstand am ILK Dresden wurde derart modifiziert, dass durch ein Veränderung von Trommel- Geschwindigkeit, Vorschub- Geschwindigkeit und Art des Zusatzwerkstoffes unterschiedliche Expositionen für das Versuchs- Material (Abbildung 1) realisiert werden können. Die industrielle Erprobungsphase wurde bereits vorfristig gestartet (Abbildung 2), um verschiedene Filtervarianten unter Praxisbedingungen zu erproben. Das Thema ist nach wie vor drängend, die Messungen an Arbeitsplätzen gezeigt haben, das Arbeitsplatzgrenzwerte überschritten werden. Ohne eine möglichst vollständige Erfassung ist die Schweißrauchabscheidung energetisch zu aufwendig weil sich die Luftmenge mit dem Abstand verdreifacht. Daher wurde ein neues Konzept der Schweißraucherfassung konzipiert und umgesetzt. Die Erfassungseinrichtung dient gleichzeitig der Funken und Vorabscheidung durch integrierte optionale Wirbel- Element.