Für automatisierte Schweißanlagen eignen sich vor allem stationäre, zentrale Schweißrauchabsaugungen mit direkt am Brenner integrierten Erfassungselementen oder raumluftgestützten Absaugsystemen. Die Wahl der richtigen Absauganlage hängt vom Schweißverfahren, dem Werkstoff und der Taktrate des Roboters ab. Dieser Artikel beantwortet die wichtigsten Fragen zur Auslegung, Filterklasse und Integration einer Schweißrauchabsauganlage in automatisierte Fertigungslinien.
Welche Absaugprinzipien kommen bei automatisierten Schweißanlagen zum Einsatz?
Bei automatisierten Schweißanlagen kommen drei Absaugprinzipien zum Einsatz: die Brennerabsaugung (direkt am Schweißbrenner integriert), die Punktabsaugung über positionierte Absaugarme oder Erfassungshauben sowie die Hallenabsaugung als raumlufttechnische Maßnahme. Brennerabsaugung und Punktabsaugung gelten als Maßnahmen an der Entstehungsstelle und sind technisch vorzuziehen.
Brennerabsaugung beim Roboterschweißen
Die Brennerabsaugung integriert die Erfassung direkt in den Schweißkopf des Roboters. Schweißrauch wird unmittelbar an der Entstehungsstelle erfasst, bevor er sich in der Halle verteilt. Dieses Prinzip funktioniert besonders gut bei MIG/MAG-Schweißprozessen mit hoher Taktrate, weil der Erfassungspunkt immer mit dem Brenner mitbewegt wird. Voraussetzung ist ein ausreichender Volumenstrom, der den Lichtbogen nicht destabilisiert.
Punktabsaugung und Hallenabsaugung als Ergänzung
Wenn eine Brennerabsaugung konstruktiv nicht möglich ist, beispielsweise bei engen Bauteilgeometrien oder beim WIG-Schweißen, bietet sich eine ortsfeste Punktabsaugung über Absaugarme oder Erfassungshauben an. Die Hallenabsaugung über Raumlüftung ist nach DGUV Regel 109-002 nur als nachgeordnete Maßnahme zulässig, wenn technische Maßnahmen an der Entstehungsstelle nicht vollständig greifen. Sie ersetzt keine direkte Erfassung, sondern ergänzt sie.
Warum unterscheidet sich der Absaugbedarf beim Roboterschweißen vom manuellen Schweißen?
Beim Roboterschweißen entstehen höhere und konstantere Schweißrauchmengen als beim manuellen Schweißen, weil Roboter ohne Pausen und mit gleichmäßiger Lichtbogenleistung arbeiten. Ein manueller Schweißer schweißt im Schnitt nur einen Bruchteil seiner Arbeitszeit aktiv. Der Roboter schweißt nahezu kontinuierlich, was den zeitgemittelten Schadstoffaustrag deutlich erhöht.
Daraus folgt: Die Absauganlage muss für eine deutlich höhere Dauerbelastung ausgelegt werden. Gleichzeitig entfällt beim Roboterschweißen die Möglichkeit, den Schweißer durch Positionswechsel oder Pausen zu schützen. Die Erfassung muss technisch sicherstellen, dass der Arbeitsplatzgrenzwert (AGW) nach TRGS 900 auch bei Volllastbetrieb eingehalten wird. Betriebe, die bei einer BG-Prüfung keine ausreichende Absaugtechnik nachweisen können, riskieren Bußgelder, Auflagen und im Schadensfall die persönliche Haftung verantwortlicher Führungskräfte.
Ein weiterer Unterschied liegt in der Zugänglichkeit: Beim manuellen Schweißen kann ein Absaugarm vom Bediener nachgeführt werden. Bei automatisierten Anlagen muss die Absaugung konstruktiv fest integriert oder über eine raumluftgestützte Lösung realisiert werden, da kein Bediener den Erfassungspunkt nachführt. Die Anwendungsanforderungen beim Roboterschweißen sind damit technisch anspruchsvoller als bei manuellen Arbeitsplätzen.
Zentrale oder dezentrale Absauganlage: Was passt zu welcher Anlage?
Eine zentrale Schweißrauchabsaugung eignet sich für Fertigungslinien mit mehreren Schweißrobotern und hoher Gleichzeitigkeit der Prozesse. Eine dezentrale Lösung mit einzelnen Absauggeräten pro Station ist sinnvoll, wenn Roboterzellen räumlich weit verteilt sind oder unterschiedliche Werkstoffe verarbeitet werden, die verschiedene Filterklassen erfordern.
Vorteile der zentralen Absauganlage
Zentrale Absauganlagen ermöglichen eine einheitliche Filterung, eine einfachere Wartung und einen geringeren Gesamtenergieverbrauch im Vergleich zu vielen einzelnen Geräten. Der Gleichzeitigkeitsfaktor (GZF) spielt hier eine entscheidende Rolle: Nicht alle Schweißroboter einer Linie schweißen exakt gleichzeitig. Der GZF beschreibt das Verhältnis der gleichzeitig aktiven Absaugstellen zur Gesamtzahl. Er kann die erforderliche Anlagengröße um bis zu 40 % reduzieren. Ein Betrieb mit 20 Absaugplätzen muss also nicht für 20, sondern realistisch für etwa 12 gleichzeitig aktive Plätze auslegen. Dieser Faktor sollte jedoch immer anhand der tatsächlichen Produktionsabläufe ermittelt und dokumentiert werden.
Wann dezentrale Lösungen überlegen sind
Dezentrale Absauggeräte bieten mehr Flexibilität bei Layoutänderungen und ermöglichen eine werkstoffspezifische Filterausstattung pro Zelle. Wenn in einer Roboterzelle Edelstahl geschweißt wird und in einer anderen Baustahl, können unterschiedliche Abscheideklassen gezielt eingesetzt werden. Dezentrale Lösungen sind auch bei räumlich getrennten Produktionsbereichen wirtschaftlicher, weil lange Rohrleitungssysteme entfallen. Ein Überblick über verfügbare Absauganlagen-Bauarten hilft bei der Entscheidung zwischen beiden Konzepten.
Welche Filterklassen sind für Schweißrauch in automatisierten Prozessen vorgeschrieben?
Die maßgeblichen Abscheideklassen für Schweißrauchabsauggeräte sind W1, W2 und W3 nach DIN EN ISO 21904-2. Welche Klasse erforderlich ist, hängt vom Werkstoff ab: W1 gilt für un- und niedriglegierte Stähle, W2 für legierte Stähle mit 5 bis 30 % Cr/Ni-Anteil, W3 für hochlegierte Chrom-Nickel-Stähle mit über 30 % Anteil.
- W1: Mindestens 95 % Abscheidegrad, für Baustahl und niedriglegierte Stähle
- W2: Mindestens 98 % Abscheidegrad, für legierte Stähle (Cr/Ni-Anteil 5 bis 30 %)
- W3: Mindestens 99 % Abscheidegrad, für hochlegierte Chrom-Nickel-Stähle und Edelstahl; IFA-geprüft
Beim Schweißen hochlegierter Chrom-Nickel-Stähle fordert TRGS 528 Abscheider der Abscheideklasse W3. Der dabei entstehende Schweißrauch enthält Chrom(VI)-Verbindungen, für die das Minimierungsgebot gilt: Die Exposition ist so weit zu reduzieren, wie technisch möglich. Eine W3-Zertifizierung nach DIN EN ISO 21904 ist bei krebserzeugenden Schweißrauchemissionen wie kobalthaltigem Schweißrauch Pflicht. W3-Geräte werden vom Institut für Arbeitsschutz der DGUV (IFA) geprüft. Alle Anlagen werden nach den für den jeweiligen Prozess einschlägigen Regelwerken ausgelegt, bei schweißtechnischen Prozessen nach DIN EN ISO 21904 und TRGS 528.
Wichtig für automatisierte Anlagen: Die Filterklasse bezieht sich auf das Gerät, nicht auf das Rohrleitungssystem. Bei zentralen Absauganlagen muss sichergestellt sein, dass die Filtereinheit die geforderte Abscheideklasse auch bei dem tatsächlich anliegenden Volumenstrom erreicht. Hinweise zur passenden Filterausstattung sind Teil der technischen Auslegung.
Wie lässt sich die Absauganlage in eine automatisierte Fertigungslinie integrieren?
Eine Schweißrauchabsauganlage lässt sich in automatisierte Fertigungslinien über Schnittstellen zur Anlagensteuerung integrieren: Die Absaugung startet und stoppt synchron mit dem Schweißprozess, was Energie spart und Filterstandzeiten verlängert. Drehzahlgeregelte Ventilatoren passen den Volumenstrom dynamisch an den tatsächlichen Bedarf an.
Technisch relevante Integrationspunkte sind:
- Digitale Schnittstellen (z. B. SPS-Anbindung) zur Synchronisation mit dem Roboterprogramm
- Drucküberwachung im Rohrleitungssystem zur Erkennung von Verstopfungen oder Leckagen
- Filterstandsüberwachung mit Differenzdrucksensor für planbare Wartungsintervalle
- Bedarfsgerechte Volumenstromregelung über Frequenzumrichter am Ventilator
Bei der Planung der Rohrführung sind Mindestströmungsgeschwindigkeiten einzuhalten, damit Schweißrauchpartikel nicht in der Leitung sedimentieren. Reinigungsöffnungen an den richtigen Stellen sichern die Wartbarkeit. Für Betreiber, die eine bestehende Roboterzelle nachrüsten, empfiehlt sich eine Bestandsaufnahme der verfügbaren Decken- und Wandflächen für die Rohrleitungsführung, bevor die Anlagengröße festgelegt wird. Informationen zu verfügbaren Service- und Planungsleistungen helfen bei der Vorbereitung.
Wann lohnt sich eine Wärmerückgewinnung in Kombination mit der Schweißrauchanlage?
Eine Wärmerückgewinnung lohnt sich bei Schweißrauchabsauganlagen dann, wenn große Luftvolumenströme dauerhaft aus der Halle abgeführt werden und die abgesaugte Luft gereinigt in den Arbeitsbereich zurückgeführt werden kann. In beheizten Produktionshallen mit hohem Schweißanteil können die Energieeinsparungen erheblich sein.
Zwei Betriebsmodi sind grundsätzlich möglich:
- Umluftbetrieb: Die gereinigte Luft wird in die Halle zurückgeführt. Voraussetzung ist, dass die Filteranlage die geforderte Abscheideklasse sicher erreicht und eine Rückführung nach TRGS 560 zulässig ist. Bei krebserzeugenden Stoffen wie Chrom(VI) ist der Umluftbetrieb nur unter strengen Auflagen erlaubt.
- Abluftsystem mit Wärmerückgewinnung: Die gereinigte Abluft wird nach außen geführt, die Wärme aber über einen Wärmetauscher zurückgewonnen. Dieses Prinzip ist normativ weniger restriktiv und für alle Werkstoffe geeignet.
Die Wirtschaftlichkeit der Wärmerückgewinnung steigt mit dem Luftvolumenstrom und der Heizperiode. In Produktionshallen mit ganzjährig hoher Schweißintensität und Roboterbetrieb amortisiert sich die Investition in der Regel deutlich schneller als in Werkstätten mit saisonalem Betrieb. Solche Anlagen können grundsätzlich über BAFA oder KfW förderfähig sein, wobei die tatsächliche Förderung von den jeweils geltenden Voraussetzungen und einer individuellen Prüfung abhängt. Mehr zur Kombination von Luftreinigung und Energieeffizienz bietet eine individuelle Auslegungsberatung.
Wie ULMATEC Absauganlagen für automatisierte Schweißanlagen auslegt
Wir analysieren bei ULMATEC den jeweiligen Schweißprozess, den Werkstoff und den erforderlichen Volumenstrom, bevor eine Absauganlage ausgelegt wird. Für automatisierte Schweißanlagen bedeutet das konkret:
- Ermittlung des Gleichzeitigkeitsfaktors (GZF) auf Basis der tatsächlichen Produktionsabläufe für eine normkonforme und wirtschaftliche Dimensionierung
- Auswahl der richtigen Abscheideklasse (W1, W2 oder W3 nach DIN EN ISO 21904-2) abhängig vom Werkstoff und den Anforderungen der TRGS 528
- Integration der Absauganlage in die Anlagensteuerung des Schweißroboters über digitale Schnittstellen
- Auslegung, Fertigung, Montage und Inbetriebnahme aus einer Hand, hergestellt in Deutschland
- Prüfung der grundsätzlichen Förderfähigkeit über BAFA oder KfW im Rahmen der individuellen Projektplanung
Unsere CF-Serie (Entstauber mit Cartridge-Filter) deckt als zentrale Absauganlage Luftvolumenströme von der Größe XS bis XXL ab und eignet sich für Fertigungslinien mit mehreren Schweißrobotern. Für reaktive Werkstoffe oder besondere Prozesse stehen ergänzend Nassabscheider (WE-Serie) zur Verfügung. Sprechen Sie uns an: Wir ermitteln gemeinsam mit Ihnen den passenden Auslegungsansatz für Ihre automatisierte Schweißanlage. Jetzt Kontakt aufnehmen und eine unverbindliche technische Erstberatung anfragen.
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