Beim Schweißen von Aluminium entstehen vor allem Aluminiumoxidpartikel, Ozon und Stickoxide als Hauptschadstoffe. Hinzu kommen je nach Verfahren und Zusatzwerkstoff weitere Substanzen wie Magnesiumoxid, Fluoride und flüchtige organische Verbindungen. Diese Schadstoffe sind gesundheitlich relevant und erfordern eine gezielte Absaugung sowie eine sorgfältige Gefährdungsbeurteilung nach TRGS 528. Der folgende Artikel beantwortet die wichtigsten Fragen rund um Schadstoffbelastung, Grenzwerte und Schutzmaßnahmen beim Aluminiumschweißen.
Welche gesundheitlichen Risiken gehen von Aluminiumschweißrauch aus?
Aluminiumschweißrauch enthält feine Metalloxidpartikel, die beim Einatmen tief in die Lunge eindringen. Kurzfristig kann dies zu Reizungen der Atemwege, Husten und Metallrauchfieber führen. Bei chronischer Exposition besteht das Risiko einer Lungenfibrose sowie neurologischer Beeinträchtigungen, da Aluminium im Körper akkumulieren kann. Besonders gefährdet sind Schweißer, die täglich und ohne ausreichende Schutzmaßnahmen arbeiten.
Die Partikel im Aluminiumschweißrauch liegen überwiegend im ultrafeinen Bereich unter einem Mikrometer. Diese alveolengängige A-Fraktion gelangt bis in die Lungenbläschen und wird vom Körper kaum abgebaut. Langzeitstudien aus der Arbeitsmedizin zeigen, dass wiederholte Exposition ohne wirksame Absaugung zu dauerhaften Lungenschäden führen kann.
Zusätzlich zur direkten Partikelbelastung erzeugt der Schweißprozess bei Aluminium erhebliche Mengen Ozon, das als eigenständiger Schadstoff zu bewerten ist. Auch Stickoxide entstehen in relevanter Konzentration. Beide Gase wirken reizend auf die Schleimhäute und können bei hoher Konzentration zu Lungenödemen führen.
Betriebe, die bei einer BG-Prüfung keine ausreichende Absaugtechnik nachweisen können, riskieren Bußgelder, Auflagen und im Schadensfall die persönliche Haftung verantwortlicher Führungskräfte.
Welche Schadstoffe entstehen je nach Schweißverfahren?
Das Schadstoffprofil beim Aluminiumschweißen hängt stark vom eingesetzten Verfahren ab. MIG-Schweißen erzeugt vergleichsweise hohe Rauchmengen mit Aluminiumoxid und Magnesiumoxid als Hauptbestandteilen. WIG-Schweißen produziert zwar weniger Rauch, aber deutlich mehr Ozon, da der intensive Lichtbogen mit Wolframelektrode mehr UV-Strahlung erzeugt. Beide Verfahren erfordern eine prozessspezifische Absaugung.
MIG-Schweißen von Aluminium
Beim MIG-Schweißen (Metallschutzgasschweißen mit inertem Schutzgas) schmilzt der Zusatzdraht kontinuierlich ab. Dies erzeugt einen intensiven Lichtbogen und eine hohe Verdampfungsrate des Grundwerkstoffs. Die entstehenden Partikel bestehen überwiegend aus Aluminiumoxid (Al2O3) sowie aus den Legierungsbestandteilen des Drahtes, häufig Magnesiumoxid bei AlMg-Legierungen. Die Rauchmengen sind beim MIG-Verfahren deutlich höher als beim WIG-Schweißen.
WIG-Schweißen von Aluminium
Beim WIG-Schweißen (Wolfram-Inertgasschweißen) wird eine nicht abschmelzende Wolframelektrode verwendet. Der Lichtbogen erzeugt intensive UV-Strahlung, die den Luftsauerstoff zu Ozon umwandelt. Die Ozonkonzentration kann beim WIG-Schweißen von Aluminium besonders hoch sein, da Wechselstrom eingesetzt wird und die UV-Intensität entsprechend hoch ist. Gleichzeitig entstehen weniger Partikel als beim MIG-Verfahren, was die Ozonproblematik in den Vordergrund rückt.
Warum ist Ozon beim Schweißen von Aluminium besonders gefährlich?
Ozon ist beim Aluminiumschweißen ein besonders kritischer Schadstoff, weil Aluminium keine Oxidschicht bildet, die UV-Strahlung absorbiert, und weil häufig Wechselstrom-WIG-Verfahren eingesetzt werden, die besonders intensive UV-Emissionen erzeugen. Der Arbeitsplatzgrenzwert (AGW) für Ozon beträgt nach TRGS 900 lediglich 0,2 ml/m³. Dieser Wert kann beim WIG-Schweißen ohne Absaugung schnell überschritten werden.
Ozon entsteht, wenn intensive UV-Strahlung des Lichtbogens den Luftsauerstoff (O2) in atomaren Sauerstoff spaltet, der sich dann zu Ozon (O3) verbindet. Aluminium reflektiert UV-Strahlung stärker als Stahl, was die Ozonbildung zusätzlich begünstigt. Auch Stickoxide, insbesondere Stickstoffdioxid (NO2), entstehen durch die thermische Reaktion von Luftstickstoff mit Sauerstoff im Lichtbogen.
Ozon ist ein starkes Oxidationsmittel und greift die Schleimhäute von Augen, Nase und Lunge an. Bereits geringe Konzentrationen über dem AGW verursachen Kopfschmerzen, Reizhusten und Kurzatmigkeit. Bei längerer Exposition ohne ausreichende Absaugung drohen chronische Atemwegserkrankungen. Weil Ozon gasförmig ist, reichen Partikelfilter allein nicht aus. Aktivkohlefilter oder eine direkte Abführung der Abluft ins Freie sind erforderlich.
Welche Grenzwerte gelten für Schweißrauch beim Aluminiumschweißen?
Für alveolengängigen Aluminiumstaub und Aluminiumoxid gilt nach TRGS 900 der allgemeine A-Staub-Grenzwert von 1,25 mg/m³. Für den einatembaren E-Staub gilt ein Grenzwert von 10 mg/m³. Für Ozon beträgt der AGW 0,2 ml/m³, für Stickstoffdioxid 0,5 ml/m³. Diese Grenzwerte sind bei der Gefährdungsbeurteilung nach TRGS 528 zwingend zu berücksichtigen.
Wichtig: Aluminium selbst gilt nach aktuellem Stand nicht als krebserzeugend im Sinne der TRGS 910. Daher gelten für reinen Aluminiumschweißrauch die AGW-Werte der TRGS 900. Enthält der Zusatzwerkstoff oder die Legierung jedoch Bestandteile wie Chrom oder Nickel, ändert sich die rechtliche Situation grundlegend. Dann greifen zusätzlich die Vorgaben der TRGS 910 mit Akzeptanz- und Toleranzkonzentrationen.
Für Ozon als gasförmigen Schadstoff gelten die Messverfahren nach TRGS 402 und DIN EN 689 zur Ermittlung der Exposition am Arbeitsplatz. Die Messung muss repräsentativ für die tatsächliche Schweißsituation sein, also unter realen Produktionsbedingungen erfolgen. Wer die Grenzwerte nicht einhalten kann, ist nach GefStoffV verpflichtet, technische Schutzmaßnahmen zu ergreifen, bevor persönliche Schutzausrüstung zum Einsatz kommt.
Wie schützt man sich effektiv vor Schadstoffen beim Aluminiumschweißen?
Wirksamer Schutz vor Aluminiumschweißrauch folgt dem STOP-Prinzip: Substitution, technische Maßnahmen, organisatorische Maßnahmen und persönliche Schutzausrüstung in dieser Reihenfolge. Technische Maßnahmen, insbesondere eine wirksame Schweißrauchabsaugung direkt an der Entstehungsstelle, haben dabei Vorrang vor Atemschutz. Persönliche Schutzausrüstung ist nur ergänzend zulässig, wenn technische Maßnahmen allein nicht ausreichen.
Die Gefährdungsbeurteilung nach TRGS 528 ist der notwendige erste Schritt. Sie legt fest, welche Schadstoffe in welchen Konzentrationen entstehen, welche Grenzwerte gelten und welche technischen Schutzmaßnahmen erforderlich sind. Ohne diese Grundlage ist eine rechtssichere Auswahl der Absaugtechnik nicht möglich.
Folgende Schutzmaßnahmen sind beim Aluminiumschweißen besonders relevant:
- Absaugung direkt an der Entstehungsstelle, zum Beispiel über einen Absaugarm oder eine brennerintegrierte Absaugung
- Einsatz von Aktivkohlefiltern zur Ozon- und Gasabscheidung, da Partikelfilter allein nicht ausreichen
- Ausreichende Hallenbelüftung als ergänzende Maßnahme, nicht als Ersatz für die Punktabsaugung
- Regelmäßige Messung der Schadstoffkonzentrationen nach DIN EN 689 und TRGS 402
- Atemschutz der Klasse FFP2 oder FFP3 als ergänzende Maßnahme, wenn technische Schutzmaßnahmen nicht vollständig wirksam sind
Organisatorisch helfen kurze Schweißzeiten, ausreichende Pausen und die Vermeidung von Schweißarbeiten in engen, schlecht belüfteten Bereichen. Wo möglich, sollte der Schweißer so positioniert sein, dass der Rauch vom Atembereich wegzieht.
Welche Absaugtechnik eignet sich für Aluminiumschweißrauch?
Für Aluminiumschweißrauch eignen sich grundsätzlich Trockenfilteranlagen mit geeignetem Filtermedium sowie Nassabscheider. Nassabscheider sind bei Aluminium besonders relevant, weil frischer Aluminiumstaub unter bestimmten Bedingungen reaktiv und brandgefährlich ist. Die Wahl zwischen mobiler und stationärer Anlage hängt von der Anzahl der Schweißarbeitsplätze und der räumlichen Situation ab. Für die mobile Schweißrauchabsaugung eignen sich Geräte, die flexibel an wechselnden Arbeitsplätzen eingesetzt werden können.
Trockenfilteranlagen für Aluminiumschweißrauch
Trockenfilteranlagen mit Kartuschenfiltern oder Schlauchfiltern sind die häufigste Lösung für die Schweißrauchabsaugung. Sie scheiden Aluminiumoxidpartikel effektiv ab. Da Aluminium nicht als krebserzeugend eingestuft ist, ist beim reinen Aluminiumschweißen keine W3-Zertifizierung nach DIN EN ISO 21904 zwingend erforderlich. Die Abscheideklasse richtet sich nach dem Schadstoffprofil des jeweiligen Schweißprozesses und der Legierung. Enthält der Schweißrauch gasförmige Schadstoffe wie Ozon, muss eine Aktivkohlestufe nachgeschaltet werden.
Nassabscheider als Sicherheitslösung
Nassabscheider binden den Schweißrauch in Wasser und eliminieren damit das Brandrisiko, das von trockenem Aluminiumstaub ausgehen kann. Frischer Aluminiumstaub kann unter ungünstigen Bedingungen mit Feuchtigkeit reagieren und Wasserstoff freisetzen. In Trockenfilteranlagen kann sich dieser Staub ansammeln und ein Explosionsrisiko darstellen. Nassabscheider umgehen dieses Problem konstruktiv. Sie sind daher bei der Absaugung von Aluminiumschweißrauch eine sicherheitstechnisch empfehlenswerte Alternative, insbesondere bei hohem Staubaufkommen.
Für mehrere Schweißarbeitsplätze in einer Halle bietet sich eine zentrale Absauganlage an. Zentrale Systeme ermöglichen eine einheitliche Filterung und lassen sich durch den Gleichzeitigkeitsfaktor wirtschaftlich auslegen: Da nie alle Schweißplätze gleichzeitig aktiv sind, kann die Anlage auf bis zu 40 % der Gesamtanschlussmenge reduziert werden. Bei 20 Schweißplätzen, von denen typischerweise 12 gleichzeitig aktiv sind, entspricht das einem Gleichzeitigkeitsfaktor von 60 % und erlaubt eine entsprechend kleinere Auslegung der Zentralanlage.
So unterstützt ULMATEC beim Schutz vor Aluminiumschweißrauch
Wir analysieren bei ULMATEC den jeweiligen Werkstoff, Prozess und Volumenstrom und entwickeln, fertigen und montieren die passende Absauganlage dazu. Für Aluminiumschweißrauch umfasst unser Leistungsspektrum konkret:
- Prozessanalyse und Gefährdungsbeurteilung als Grundlage der Anlagenauslegung nach TRGS 528
- Mobile Schweißrauchabsauggeräte für flexible Einzelarbeitsplätze, geeignet für MIG- und WIG-Schweißen von Aluminium
- Stationäre und zentrale Absauganlagen für Schweißhallen mit mehreren Arbeitsplätzen, ausgelegt für Luftvolumen von 3.000 bis 250.000 m³/h
- Nassabscheider für reaktive Aluminiumstäube, die Brandschutzanforderungen erfüllen
- Filteranlagen mit Aktivkohlestufe zur Abscheidung von Ozon und anderen gasförmigen Schadstoffen
- Technische Dokumentation und Unterstützung bei Förderanträgen, da Absauganlagen meist über BAFA oder KfW förderfähig sein können, abhängig von den jeweils geltenden Voraussetzungen und einer individuellen Prüfung
Alle Anlagen werden in Deutschland gefertigt und erfüllen die geltenden Normen, einschließlich DIN EN ISO 21904 und TRGS 528. Wir übernehmen Auslegung, Fertigung, Montage und Inbetriebnahme. Sprechen Sie uns an und schildern Sie Ihren Schweißprozess, Ihre Legierungen und die Anzahl der Arbeitsplätze. Wir legen die technisch und rechtlich passende Lösung für Sie aus. Jetzt Kontakt aufnehmen und ein Absaugkonzept anfragen.
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