Sintermetalle und Stahl erzeugen bei der Bearbeitung grundlegend unterschiedliche Emissionsprofile. Der entscheidende Unterschied liegt in der Werkstoffzusammensetzung: Sintermetalle enthalten häufig Bindemetalle wie Kobalt, Nickel oder Kupfer, die beim Schleifen, Erodieren oder Sintern gesundheitsgefährdende Feinstäube und Aerosole freisetzen. Die folgenden Abschnitte erklären, welche Schadstoffe bei beiden Werkstoffen entstehen, wo die Unterschiede liegen und welche Absaugtechnik jeweils geeignet ist.
Welche Schadstoffe entstehen bei der Bearbeitung von Sintermetallen?
Bei der Bearbeitung von Sintermetallen entstehen überwiegend feine und ultrafeine Metallstäube sowie Aerosole, die je nach Legierungszusammensetzung krebserzeugende Substanzen enthalten können. Besonders kritisch sind Kobalt, Nickel und Chrom(VI), die nach TRGS 561 und TRGS 910 als krebserzeugende Arbeitsstoffe eingestuft sind und für die das Minimierungsgebot gilt.
Typische Prozesse bei der Sintermetallbearbeitung sind Schleifen, Funkenerosion (EDM), Sintern und Pressen. Jeder dieser Prozesse erzeugt ein spezifisches Schadstoffspektrum:
- Schleifen von Hartmetall: Freisetzung von Kobaltstaub (als Bindemittel) und Wolframcarbid-Partikeln im Submikrometerbereich
- Funkenerosion: Entstehung von Metallrauchen, Aerosolen aus Dielektrikumflüssigkeit und ultrafeinen Metallpartikeln
- Sintern: Thermisch bedingte Ausgasung von organischen Bindemitteln, Metalloxiddämpfen und feinen Partikeln
- Nassbearbeitung: Öl- und Kühlmittelaerosole, die Schwermetallpartikel gebunden transportieren
Nach DGUV Information 213-728 sind Kobaltverbindungen besonders gefährlich, da sie lungenfibroseauslösend wirken und als krebserzeugend eingestuft sind. Der Allgemeine Staubgrenzwert (AGW) nach TRGS 900 greift hier nicht ausreichend, da für Kobalt ein spezifischer Grenzwert von 0,02 mg/m³ gilt. Das Minimierungsgebot für Chrom(VI) ist dabei immer explizit zu beachten.
Welche Emissionen entstehen typischerweise bei der Stahlbearbeitung?
Bei der Stahlbearbeitung entstehen je nach Prozess Schweißrauch, Schleifstaub, Zunder und Metalloxide. Im Vergleich zu Sintermetallen ist das Emissionsprofil in der Regel breiter gestreut, aber bei unlegierten Stählen weniger toxisch. Bei legierten Stählen, insbesondere Edelstahl (Chrom-Nickel-Stahl), verschiebt sich das Bild erheblich.
Die häufigsten Emissionsquellen bei der Stahlbearbeitung umfassen:
- Schweißen und Schneiden: Schweißrauch mit Mangan, Eisenoxid und bei Edelstahl mit Chrom(VI)-Verbindungen
- Schleifen: Grobkörnige Staubpartikel und Schleifmittelabrieb, Partikelgröße meist im A- und E-Staub-Bereich
- Plasmaschneiden: Hohe Temperaturen von 20.000 bis 30.000 °C erzeugen ultrafeine Partikel und Stickoxide
- Thermisches Spritzen: Metalloxide und feine Tröpfchenaerosole
Beim Schweißen von Edelstahl gilt nach TRGS 528 eine besondere Pflicht zur Erfassung von Chrom(VI)-Verbindungen. Der Arbeitsplatzgrenzwert für Chrom(VI) beträgt 0,01 mg/m³. Für den Bereich Schweißrauch gelten damit Anforderungen, die eine W3-zertifizierte Absauganlage nach DIN EN ISO 21904 voraussetzen.
Was sind die größten Unterschiede zwischen den beiden Emissionsprofilen?
Der größte Unterschied zwischen den Emissionsprofilen von Sintermetallen und Stahl liegt in der Partikelgröße, der chemischen Toxizität und der Konzentration spezifischer Schwermetalle. Sintermetalle erzeugen häufiger ultrafeine Partikel unter 1 µm, die tief in die Lunge eindringen, während die Stahlbearbeitung ein breiteres Partikelspektrum erzeugt.
Im direkten Vergleich zeigen sich folgende strukturelle Unterschiede:
- Partikelgröße: Sintermetallbearbeitung produziert häufiger Partikel unter 0,5 µm; Stahlbearbeitung erzeugt ein gemischteres Spektrum von Grob- bis Feinstaub
- Toxizität: Kobalt und Nickel aus Sintermetallen sind chronisch toxisch und krebserzeugend; bei unlegiertem Stahl dominieren Eisenoxide mit geringerem Gefährdungspotenzial
- Grenzwertsituation: Für Sintermetall-Schadstoffe gelten teils sehr niedrige spezifische Grenzwerte (Kobalt: 0,02 mg/m³); bei Stahl variiert dies stark je nach Legierung
- Aerosol- und Dampfanteil: Nassbearbeitung von Sintermetallen erzeugt schwermetallhaltige Aerosole; Stahl erzeugt bei Nassbearbeitung primär Öl- und Wassernebel
- Regulatorische Einstufung: Kobalt und Nickel unterliegen dem Minimierungsgebot; Stahl nur dann, wenn Chrom(VI) oder Nickel in der Legierung enthalten sind
Für Betreiber bedeutet das: Die Gefährdungsbeurteilung nach § 5 ArbSchG muss werkstoffspezifisch erfolgen. Eine einheitliche Absauglösung für beide Werkstoffe ist technisch nicht zulässig, wenn sich die Emissionsprofile so deutlich unterscheiden.
Warum reichen Standard-Absauganlagen bei Sintermetallen oft nicht aus?
Standard-Absauganlagen sind häufig für den allgemeinen Staubgrenzwert von 10 mg/m³ (A-Staub) ausgelegt. Bei der Bearbeitung von Sintermetallen mit kobalt- oder nickelhaltigen Legierungen reicht dieser Abscheidegrad nicht aus, da die spezifischen Grenzwerte für diese Schadstoffe um ein Vielfaches niedriger liegen.
Konkret scheitern Standardgeräte aus folgenden Gründen:
- Unzureichende Filterklasse: Für krebserzeugende Stäube ist nach DGUV Regel 109-001 mindestens Filterklasse H nach DIN EN 60335-2-69 erforderlich; Standardgeräte arbeiten oft nur mit der M-Klasse
- Partikelgröße unterschätzt: Ultrafeine Partikel unter 0,3 µm passieren mechanische Filter ohne HEPA-Stufe nahezu ungehindert
- Keine W3-Zertifizierung: Für Schweißrauch schreibt DIN EN ISO 21904 eine W3-zertifizierte Absauganlage vor; für krebserzeugende Metallstäube aus der Zerspanung oder Sintermetallbearbeitung gelten die Anforderungen nach GefStoffV, TRGS 504/560 und DGUV; diese Anforderungen erfüllen viele Standardgeräte nicht
- Fehlende Nassabscheidung: Bei reaktiven oder besonders feinen Sintermetallstäuben kann ein Nassabscheider notwendig sein, um eine sichere Abscheidung ohne Wiederaufwirbelung zu gewährleisten
Betriebe, die bei einer BG-Prüfung keine ausreichende Absaugtechnik nachweisen können, riskieren Bußgelder, Auflagen und im Schadensfall die persönliche Haftung verantwortlicher Führungskräfte.
Welche Absauglösung ist für welches Emissionsprofil geeignet?
Die Wahl der Absauglösung hängt direkt vom Emissionsprofil ab, das durch den Werkstoff, den Bearbeitungsprozess und den entstehenden Volumenstrom bestimmt wird. Grundlage ist immer die werkstoffspezifische Gefährdungsbeurteilung, aus der sich Filterklasse, Abscheideprinzip und Zertifizierungsanforderung ableiten.
Für die Stahlbearbeitung gilt:
- Schweißen von unlegiertem Stahl: Trockenfiltersystem mit Filterklasse M, Erfassung an der Entstehungsquelle nach TRGS 528
- Schweißen von Edelstahl: W3-zertifiziertes System nach DIN EN ISO 21904, da Chrom(VI)-Verbindungen entstehen
- Schleifen: Entstauber mit geeignetem Filtermaterial je nach Partikelspektrum; bei Nassbearbeitung Ölnebelabscheider ergänzend
Für die Sintermetallbearbeitung gilt:
- Kobalt- oder nickelhaltige Legierungen: H-Klasse-Filter (HEPA) nach DIN EN 60335-2-69 oder Absauganlagen gemäß GefStoffV/TRGS 560/DGUV, Nassabscheider als Option bei reaktiven Stäuben
- Funkenerosion: Kombination aus Ölnebelabscheider und Feinstaubfiltration für Metallrauche und Aerosole
- Sintern: Thermische Belastung und organische Ausgasungen erfordern Hochtemperaturbeständigkeit der Filtereinheit sowie ggf. Aktivkohlestufe für VOC
Für alle Prozesse gilt: Der Volumenstrom muss messtechnisch ermittelt werden. Eine Auslegung ohne Prozessanalyse führt zu Unterdimensionierung und damit zu Grenzwertverletzungen. Weitere Informationen zu geeigneten Filtersystemen und Absauganlagen helfen bei der ersten Orientierung.
Wie ULMATEC bei der Absaugtechnik für Sintermetalle und Stahl unterstützt
Wir bei ULMATEC analysieren den jeweiligen Werkstoff, Prozess und Volumenstrom und entwickeln, fertigen und montieren die passende Absauganlage dazu. Auslegung, Fertigung, Montage und Inbetriebnahme erfolgen aus einer Hand, hergestellt in Deutschland.
Konkret bedeutet das für Betreiber in der Sintermetall- und Stahlbearbeitung:
- Werkstoffspezifische Prozessanalyse als Grundlage der Geräte- und Filterauswahl
- Auslegung von Absauganlagen für Luftvolumen von 3.000 bis 250.000 m³/h in den Größen S bis XXL
- Auswahl aus über 100 Filterkombinationen, einschließlich H-Klasse-Filter, W3-zertifizierter Systeme und Nassabscheider für reaktive Stäube
- Einhaltung der Anforderungen nach TRGS 528, TRGS 561, TRGS 910 und DIN EN ISO 21904
- Technische Dokumentation für BG-Prüfungen und Fördermittelanträge (BAFA, KfW)
- Kombination von Luftreinhaltung, Klimatisierung und Wärmerückgewinnung für energieeffiziente Prozesse
Wenn Sie wissen möchten, welche Absauglösung für Ihren spezifischen Werkstoff und Prozess geeignet ist, kontaktieren Sie uns direkt. Wir erarbeiten gemeinsam mit Ihnen eine technisch fundierte Lösung auf Basis Ihrer Gefährdungsbeurteilung und Ihres Volumenstroms. Einen umfassenden Überblick über unser gesamtes Spektrum an Absauganlagen finden Sie auf unserer Website.
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