Welche Absaugung eignet sich für CNC-Kunststoffbearbeitung?

Für die CNC-Kunststoffbearbeitung eignet sich in den meisten Fällen ein Trockenfilter-Entstauber der Staubklasse M oder H nach DIN EN IEC 60335-2-69, ergänzt durch eine Aktivkohlestufe für flüchtige organische Verbindungen. Welche Kombination konkret passt, hängt vom Werkstoff, dem Bearbeitungsverfahren und dem entstehenden Schadstoffspektrum ab. Die folgenden Abschnitte beantworten die wichtigsten technischen Fragen zur Auslegung einer solchen Absauganlage.

Welche Schadstoffe entstehen beim CNC-Fräsen von Kunststoff?

Beim CNC-Fräsen von Kunststoff entstehen gleichzeitig zwei Schadstoffklassen: Feinstaubpartikel und gasförmige Emissionen. Welche Stoffe im Einzelnen freigesetzt werden, richtet sich nach dem Werkstoff. Thermoplaste wie Polyamid, ABS oder Polypropylen setzen bei mechanischer Bearbeitung feine Partikel sowie flüchtige organische Verbindungen (VOC) frei. Duroplaste und faserverstärkte Kunststoffe wie GFK oder CFK erzeugen zusätzlich Faser- und Harzstaub, der besondere Anforderungen an die Filtration stellt.

Für Betreiber in der Kunststoffbearbeitung sind folgende Schadstoffgruppen relevant:

• Feinstaub und Ultrafeinstaub: Partikel der alveolengängigen Fraktion nach DIN EN 481 dringen tief in die Atemwege ein. Bei Kunststoffstaub gilt dies besonders für Schleif- und Frässtaub aus harten oder gefüllten Polymeren.
• Flüchtige organische Verbindungen (VOC): Monomere, Weichmacher und Additive können als Dämpfe freigesetzt werden, sobald das Material durch Reibungswärme erwärmt wird.
• Faserstäube: Bei GFK und CFK entstehen Glas- und Kohlenstofffaserfragmente, die nach den einschlägigen Technischen Regeln für Gefahrstoffe bewertet werden müssen.
• Füllstoffstäube: Talkum, Kreide oder Glasfaseranteile in compoundierten Kunststoffen erhöhen die Staubbelastung und können eigene Grenzwerte auslösen.

Für krebserzeugende Kunststoffstäube aus mechanischen Bearbeitungsprozessen sind die einschlägigen Anforderungen nach GefStoffV sowie TRGS 504 und DGUV maßgeblich. Die Gefährdungsbeurteilung bildet die Grundlage für jede Geräte- und Filterauswahl. Betriebe, die bei einer BG-Prüfung keine ausreichende Absaugtechnik nachweisen können, riskieren Bußgelder, Auflagen und im Schadensfall die persönliche Haftung verantwortlicher Führungskräfte.

Welche Absaugverfahren kommen für Kunststoff-CNC-Anlagen infrage?

Für die CNC-Kunststoffbearbeitung kommen im Wesentlichen drei Absaugverfahren infrage: Trockenfilter-Entstauber, Nassabscheider und kombinierte Systeme mit Aktivkohlestufe. Die Wahl hängt davon ab, ob der Werkstoff trocken, klebrig oder reaktiv ist und ob neben Staub auch Dämpfe abgeführt werden müssen.

Trockenfilter-Entstauber

Trockenfilter-Entstauber sind das Standardverfahren für trockene Kunststoffstäube aus dem Fräsen, Sägen oder Schleifen. Sie arbeiten mit Patronen- oder Taschenfiltern und eignen sich für Partikel, die nicht klebrig sind und keine Feuchtigkeit enthalten. Die Absauganlage wird direkt an der Bearbeitungsmaschine angeschlossen, erfasst den Staub an der Entstehungsquelle und filtert ihn ab, bevor er in die Hallenluft gelangt.

Nassabscheider

Nassabscheider sind die geeignete Option bei klebrigen, reaktiven, hygroskopischen oder elektrostatisch aufladbaren Medien. Bei bestimmten Kunststoffen, etwa solchen mit hohem Harzanteil oder Additiven, neigt der Staub dazu, Filtermedien zu verkleben. Ein Nassabscheider umgeht dieses Problem, indem er den Staub in einem Wasserfilm bindet. Die Eignung ist anwendungsbezogen zu prüfen; insbesondere bei Metallen, die mit Wasser reagieren und Wasserstoff bilden können, sind gesonderte Schutzmaßnahmen erforderlich. Bei der Nassabscheidung von Aluminium- und Magnesiumstäuben kann Wasserstoff entstehen, der ab etwa 4 Vol.-% mit Luft explosionsfähig ist – auch im Stillstand. Die Wasserstoffgefahr muss durch geeignete Auslegung beherrscht werden. Dazu gehören Entlüftungsöffnungen am Abscheider, ein Luftwechsel am Aufstellungsort von mindestens 1/h auch im Stillstand sowie durchgehender Potenzialausgleich. Maßgeblich sind DGUV Regel 109-001 und DGUV Information 209-090.

Kombinierte Systeme mit Aktivkohle

Sobald VOC-Emissionen nachgewiesen oder zu erwarten sind, reicht ein reiner Partikelfilter nicht aus. Aktivkohle wirkt gegen die Gasphase, nicht gegen Partikel. Bei Gemischen aus Staub und Dampf muss deshalb zuerst die Partikelabscheidung und danach die Gasphasenbehandlung erfolgen. Eine Absauganlage für Kunststoffbearbeitung mit VOC-Anteil besteht daher aus einer Filterpatrone als erste Stufe und einem Aktivkohlebett als zweite Stufe.

Welche Filterklasse ist bei Kunststoffstaub vorgeschrieben?

Welche Staubklasse erforderlich ist, richtet sich nach dem Arbeitsplatzgrenzwert (AGW) des jeweiligen Staubs gemäß TRGS 900. TRGS 900 enthält Arbeitsplatzgrenzwerte. Die Staubklassen L, M und H sind Geräteeinstufungen nach DIN EN IEC 60335-2-69: Staubklasse L bei einem AGW über 1 mg/m³, Staubklasse M ab 0,1 mg/m³ und Staubklasse H bei einem AGW unter 0,1 mg/m³. Bei krebserzeugenden Stäuben gilt Staubklasse H.

Wichtig für die Praxis: Die W-Abscheideklassen W1, W2 und W3 nach DIN EN ISO 21904 gelten ausschließlich für Schweißrauch und sind für Kunststoffschleif- oder Frässtaub nicht anwendbar. Wer diese Klassen auf die Zerspanung überträgt, wählt das falsche Regelwerk. Für krebserzeugende Kunststoffstäube aus mechanischen Bearbeitungsprozessen sind GefStoffV, TRGS 504 und die einschlägigen DGUV-Regeln maßgeblich.

Für Geräte der Staubklasse H nach DIN EN IEC 60335-2-69 gilt ein maximaler Durchlassgrad von 0,005 %. Die Staubklasse bewertet das Gerät, nicht allein das Filtermedium. Die Auswahl einer geeigneten Filtermedienklasse ist gesondert anhand der Anwendung und Gerätekonfiguration zu prüfen. H13 oder H14 nach DIN EN 1822 sind mögliche technische Umsetzungen, aber keine zwingende Anforderung für jedes Gerät der Staubklasse H. Die Gefährdungsbeurteilung legt fest, welche Staubklasse für den jeweiligen Werkstoff und Prozess anzusetzen ist.

Wie groß muss der Volumenstrom für eine CNC-Kunststoffabsaugung sein?

Den erforderlichen Volumenstrom für eine CNC-Kunststoffabsaugung kann man nicht pauschal nennen, weil er von der Maschinengeometrie, der Erfassungshaube, dem Werkstoff und der Anzahl gleichzeitig betriebener Bearbeitungsstellen abhängt. Die Auslegung beginnt mit der Erfassung an der Maschine und addiert dann alle gleichzeitig aktiven Absaugstellen.

Ein wichtiges Auslegungsinstrument ist dabei der Gleichzeitigkeitsfaktor (GZF). Der GZF beschreibt das Verhältnis der gleichzeitig aktiven Absaugstellen zur Gesamtzahl der Absaugstellen. In der Praxis sind selten alle Maschinen gleichzeitig in Betrieb. Ein GZF von 0,6 bedeutet, dass 60 % der Absaugstellen gleichzeitig laufen. Durch die Analyse des Gleichzeitigkeitsfaktors lässt sich die Absauganlage abhängig von den tatsächlichen Betriebsabläufen bis zu 40 % kleiner dimensionieren.

Für die Auswahl der richtigen Baugröße empfiehlt sich ein Blick auf das verfügbare Produktspektrum: Entstauber der CF-Baureihe decken ein breites Spektrum ab, von kompakten Einzelplatzlösungen bis hin zu zentralen Anlagen für große Produktionshallen. Die Auslegung sollte immer auf Basis einer konkreten Bedarfsanalyse erfolgen, nicht auf Basis von Erfahrungswerten aus anderen Werkstoffen.

Kann eine Absauganlage für Kunststoff auch Kühlmitteldämpfe erfassen?

Ja, eine Absauganlage für die Kunststoffbearbeitung kann gleichzeitig Kühlmitteldämpfe erfassen, wenn sie entsprechend ausgelegt ist. Kühlmitteldämpfe und Aerosole, die beim Einsatz von Kühlschmierstoffen entstehen, fallen unter andere Regelwerke als Trockenstaub. Die DGUV Regel 109-003 regelt Tätigkeiten mit Kühlschmierstoffen und ist bei der Auslegung zu berücksichtigen.

Technisch sind dabei zwei Punkte entscheidend. Erstens muss das Filtermedium für Nassaerosole geeignet sein. Trockenfilter, die für Staubanwendungen ausgelegt sind, können durch Kühlmittelaerosole verkleben und ihre Filterwirkung verlieren. Für Anwendungen mit gemischten Emissionen aus Staub und Kühlmittelnebel empfehlen sich entweder speziell beschichtete Filtermedien oder ein vorgeschalteter Ölnebelabscheider. Zweitens gilt: Aktivkohle wirkt gegen die Gasphase. Wenn Kühlmittel flüchtige Anteile enthält, ist nach der Partikelabscheidung eine Gasphasenbehandlung zu prüfen. Für konkrete Grenzwerte einzelner Kühlschmierstoffkomponenten verweisen die einschlägigen Technischen Regeln für Gefahrstoffe auf die Arbeitsplatzgrenzwerte der TRGS 900.

Wann lohnt sich eine zentrale Absauganlage statt Einzelgeräten?

Eine zentrale Absauganlage lohnt sich ab etwa drei bis vier gleichzeitig betriebenen Bearbeitungsmaschinen oder wenn der Platzbedarf für Einzelgeräte an den Maschinen die Produktion einschränkt. Der wirtschaftliche Vorteil entsteht durch den Gleichzeitigkeitsfaktor (GZF): Weil nie alle Maschinen gleichzeitig auf Volllast laufen, kann die zentrale Anlage unter Umständen kleiner dimensioniert werden als die Summe der Einzelgeräte. Das kann Investitions- und Betriebskosten reduzieren.

Weitere Kriterien, die für eine zentrale Lösung sprechen:

• Mehrere Werkstofftypen: Werden in derselben Halle verschiedene Kunststoffe bearbeitet, lässt sich die Filtration zentral auf den kritischsten Schadstoff auslegen.
• Platzmangel an den Maschinen: Zentrale Anlagen werden in der Regel im Technikraum oder außerhalb der Halle aufgestellt und entlasten die Produktionsfläche.
• Wartungsaufwand: Ein zentrales Gerät mit einem Filterwechselzyklus ist einfacher zu warten als zehn Einzelgeräte mit unterschiedlichen Wartungsintervallen.
• Wärmerückgewinnung: Zentrale Absauganlagen lassen sich mit Wärmerückgewinnungssystemen kombinieren, was die Heizkosten in der Halle senken kann.
• Verkettete oder automatisierte Prozesse: Bei Roboteranlagen oder vollautomatisierten Fertigungslinien ist eine zentrale Absaugung oft die einzige praktikable Lösung.

Einzelgeräte bleiben sinnvoll, wenn Maschinen räumlich weit verteilt sind, wenn unterschiedliche Schadstoffklassen eine getrennte Filtration erfordern oder wenn die Anlage flexibel umgestellt werden soll. Die Entscheidung sollte auf Basis einer Analyse der konkreten Anwendung getroffen werden, nicht allein nach Maschinenanzahl.

So unterstützt ULMATEC bei der Absaugung in der CNC-Kunststoffbearbeitung

ULMATEC analysiert für jeden Auftrag den Werkstoff, den Bearbeitungsprozess und den erforderlichen Volumenstrom, bevor eine Absauganlage empfohlen wird. Das Ergebnis ist eine Anlage, die auf die tatsächliche Schadstoffsituation ausgelegt ist und nicht auf einen Durchschnittswert.

Konkret bedeutet das:

• Auslegung auf Basis der Gefährdungsbeurteilung und der einschlägigen Regelwerke (GefStoffV, TRGS 504, TRGS 900, DGUV)
• Auswahl aus der CF-Entstauber-Baureihe (XS bis XXL) für trockene Kunststoffstäube oder aus der WE-Nassabscheider-Baureihe (S bis X) für klebrige oder reaktive Medien
• Integration einer Aktivkohlestufe, wenn VOC-Emissionen nachgewiesen oder zu erwarten sind
• Berücksichtigung des Gleichzeitigkeitsfaktors (GZF) für eine wirtschaftliche Dimensionierung der zentralen Absauganlage
• ATEX-konforme Ausführung bei explosionsfähigen Kunststoffstäuben
• Auslegung, Fertigung, Montage und Inbetriebnahme aus einer Hand, hergestellt in Deutschland
• Angebot innerhalb von 24 Stunden nach Anfrage
• Unsere Anlagen sind meist förderfähig nach BAFA und KfW. Fragen Sie uns dazu an. Unsere Bewilligungsquote für Förderungen liegt bei 100 %.

Wenn Sie wissen möchten, welche Absauganlage für Ihre CNC-Kunststoffbearbeitung konkret infrage kommt, nehmen Sie direkt Kontakt mit uns auf. Wir klären den Bedarf, berechnen den Volumenstrom und legen die passende Anlage aus.

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