Für Betreiber in der Metallbearbeitung, die Plasmaschneiden einsetzen, stellt sich eine entscheidende Frage: Was entsteht dabei eigentlich in der Luft, und wie gefährlich ist das wirklich? Der Prozess ist effizient und präzise, erzeugt dabei aber erhebliche Mengen an Schadstoffen, die ohne wirksame Absaugtechnik direkt in den Atembereich der Beschäftigten gelangen. Dieser Artikel beantwortet die wichtigsten Fragen rund um das Plasmaschneiden, die entstehenden Schadstoffe und den gesetzlichen Rahmen für den Arbeitsschutz.
Typische Herausforderung: Betriebe unterschätzen die Schadstoffbelastung beim Plasmaschneiden, weil der Rauch oft unsichtbar wirkt oder sich schnell in der Halle verteilt. Dabei entstehen beim Plasmaschneidprozess Partikel und Gase, die zu den gefährlichsten luftgetragenen Schadstoffen in der industriellen Fertigung zählen.
Was ist Plasmaschneiden und wie funktioniert es?
Plasmaschneiden ist ein thermisches Trennverfahren, bei dem ein elektrisch leitfähiger Gasstrahl auf über 20.000 Grad Celsius erhitzt wird. Dieser ionisierte Gasstrahl, das sogenannte Plasma, schmilzt und verdrängt das Werkstückmaterial entlang der Schnittlinie. Das Verfahren eignet sich für elektrisch leitfähige Werkstoffe wie Baustahl, Edelstahl, Aluminium und Kupfer.
Der Prozess läuft in drei Schritten ab: Zunächst zündet ein Lichtbogen zwischen Elektrode und Werkstück. Dann wird das Prozessgas, häufig Druckluft, Stickstoff oder Argon-Wasserstoff-Gemische, durch die Düse gepresst und ionisiert. Das entstehende Plasma schneidet durch das Material, während ein Sekundärgasstrom die Schmelze aus der Schnittfuge bläst.
Plasmaschneiden wird eingesetzt, wenn hohe Schnittgeschwindigkeiten bei mittleren bis großen Materialstärken gefragt sind. Im Vergleich zum Laserschneiden ist es bei dickeren Blechen kostengünstiger; im Vergleich zum autogenen Brennschneiden ist es schneller und für mehr Materialien geeignet. Genau diese Effizienz macht das Verfahren in der Blechbearbeitung, im Stahlbau und im Anlagenbau so verbreitet. Die hohen Prozesstemperaturen sind jedoch auch der Grund, warum beim Plasmaschneiden besonders aggressive Schadstoffe entstehen.
Welche Schadstoffe entstehen beim Plasmaschneiden?
Beim Plasmaschneiden entstehen Metallrauche, Stäube, Ozon, Stickoxide (NOx) und ultrafeiner Partikelstaub. Die genaue Zusammensetzung hängt vom Grundwerkstoff ab. Bei Edelstahl entstehen zusätzlich Chrom(VI)-Verbindungen und Nickeloxide, die als krebserzeugend eingestuft sind.
Metallrauche und Feinstaub
Die Verdampfung des Werkstoffs bei extremen Temperaturen erzeugt Metallrauche, die zu ultrafeinen Partikeln mit einem Durchmesser von unter einem Mikrometer kondensieren. Diese Partikel sind lungengängig und dringen tief in die Atemwege ein. Bei unlegierten Stählen dominieren Eisenoxide; bei legierten Stählen kommen Mangan, Chrom und Nickel hinzu.
Gasförmige Schadstoffe
Neben Partikeln entstehen beim Plasmaschneiden erhebliche Mengen an Ozon und Stickoxiden. Ozon bildet sich durch die UV-Strahlung des Lichtbogens in Verbindung mit dem Sauerstoff der Luft. Stickoxide entstehen bei den hohen Prozesstemperaturen aus dem Stickstoff der Luft. Beide Gase reizen die Atemwege stark und können bei längerer Exposition zu chronischen Lungenerkrankungen führen.
Besonderheiten bei beschichteten und legierten Werkstoffen
Werden verzinkte, lackierte oder anderweitig beschichtete Bleche geschnitten, kommen weitere Schadstoffe hinzu. Zinkdämpfe können Metalldampffieber auslösen. Beim Schneiden von Edelstahl nach TRGS 528 entstehen Chrom(VI)-Verbindungen, für die besonders niedrige Grenzwerte gelten. Betreiber müssen das geschnittene Material und seine Beschichtungen bei der Gefährdungsbeurteilung zwingend berücksichtigen.
Warum ist Plasmaschneidrauch gefährlich für die Gesundheit?
Plasmaschneidrauch ist gefährlich, weil er ultrafeine Partikel und krebserzeugende Substanzen enthält, die tief in die Lunge eindringen. Die Partikelgröße liegt häufig unter 0,1 Mikrometer. Partikel dieser Größe werden vom Körper kaum abgewehrt und können in die Blutbahn übergehen.
Kurzfristige Exposition führt zu Reizungen der Atemwege, Husten, Kopfschmerzen und Übelkeit. Langfristige Exposition ohne ausreichenden Schutz erhöht das Risiko für chronische Bronchitis, Lungenfibrose und bei krebserzeugenden Substanzen wie Chrom(VI) auch für Lungenkrebs. Mangan, das beim Schneiden manganhaltiger Stähle freigesetzt wird, kann das Nervensystem schädigen.
Ein weiterer Risikofaktor ist die Unsichtbarkeit vieler gefährlicher Bestandteile. Sichtbarer Rauch enthält zwar Partikel, aber gasförmige Schadstoffe wie Ozon und Stickoxide sind geruchlos oder werden erst bei höheren Konzentrationen wahrgenommen. Beschäftigte unterschätzen daher die tatsächliche Belastung häufig. Hinzu kommt, dass sich Schadstoffe in schlecht belüfteten Hallen anreichern und auch Personen gefährden, die nicht direkt am Schneidprozess beteiligt sind.
Welche gesetzlichen Vorschriften gelten beim Plasmaschneiden?
Nach DGUV und TRGS gelten beim Plasmaschneiden strenge Anforderungen an den Gesundheitsschutz. Die TRGS 528 regelt speziell schweißtechnische Arbeiten, zu denen auch das Plasmaschneiden zählt. Sie schreibt eine Gefährdungsbeurteilung, die Einhaltung von Arbeitsplatzgrenzwerten (AGW) und technische Schutzmaßnahmen vor.
Das Schutzstufenkonzept nach TRGS 528 folgt dem STOP-Prinzip: Substitution, technische Maßnahmen, organisatorische Maßnahmen und persönliche Schutzausrüstung. Technische Maßnahmen, also Absaugung und Lüftung, haben dabei Vorrang vor persönlicher Schutzausrüstung. Persönliche Schutzausrüstung wie Atemschutzmasken gilt nur als ergänzende Maßnahme, nicht als Ersatz für eine funktionierende Absauganlage.
Für Chrom(VI)-Verbindungen, die beim Schneiden von Edelstahl entstehen, gilt ein besonders strenger Arbeitsplatzgrenzwert von 0,01 mg/m³ nach TRGS 561. Dieser Wert ist ohne wirksame Absaugung in der Praxis kaum einzuhalten. Betriebe, die ohne ausreichende Absaugtechnik arbeiten, riskieren bei einer BG-Prüfung erhebliche Konsequenzen, einschließlich Bußgeldern, Auflagen und im Schadensfall der persönlichen Haftung der verantwortlichen Führungskräfte.
Wie lassen sich Schadstoffe beim Plasmaschneiden wirksam absaugen?
Schadstoffe beim Plasmaschneiden lassen sich wirksam durch quellennahe Erfassung, geeignete Filtermedien und einen ausreichenden Volumenstrom absaugen. Die Erfassung direkt an der Entstehungsquelle ist entscheidend, weil sich Plasmaschneidrauch schnell in der Hallenluft verteilt und dann nur noch mit sehr hohem Aufwand abzutrennen ist.
Absaugtische und Absaughauben
Für stationäre Plasmaschneider eignen sich Absaugtische mit integrierter Schlitzabsaugung oder segmentierten Tischfeldern, die nur im aktiven Schneidbereich öffnen. So wird der benötigte Volumenstrom minimiert, ohne die Erfassungsleistung zu reduzieren. Bei handgeführten Plasmaschneidern kommen quellennahe Absaughauben oder Düsenabsaugungen zum Einsatz, die direkt an den Brenner gekoppelt werden.
Filtermedien für Plasmaschneidrauch
Plasmaschneidrauch enthält ultrafeine Partikel, die hochwertige Filtermedien erfordern. Für die Abscheidung von Metallrauchen unter einem Mikrometer sind Filterklassen H13 oder H14 nach EN 1822 erforderlich, wenn krebserzeugende Stoffe wie Chrom(VI) im Rauch enthalten sind. Für allgemeine Metallrauche ohne krebserzeugende Anteile sind Filterklassen nach EN ISO 16890 ausreichend. Die Auswahl der richtigen Filtermedien hängt direkt vom geschnittenen Werkstoff ab und muss in der Gefährdungsbeurteilung festgelegt werden.
Zentrale versus dezentrale Absaugung
Bei mehreren Schneidplätzen in einer Halle bietet eine zentrale Absauganlage wirtschaftliche Vorteile gegenüber einzelnen dezentralen Geräten. Ein zentrales System erfasst alle Absaugstellen über ein gemeinsames Rohrleitungsnetz und filtert die Luft an einem zentralen Punkt. Der Gleichzeitigkeitsfaktor, also die Anzahl gleichzeitig aktiver Schneidplätze, bestimmt die tatsächlich benötigte Luftmenge und kann die Anlagengröße erheblich beeinflussen.
Wann ist eine professionelle Absauganlage für Plasmaschneiden nötig?
Eine professionelle Absauganlage für das Plasmaschneiden ist immer dann erforderlich, wenn Plasmaschneidprozesse regelmäßig oder dauerhaft stattfinden und die Gefährdungsbeurteilung eine relevante Schadstoffbelastung ergibt. Das ist bei praktisch jedem gewerblichen Einsatz von Plasmaschneidsystemen der Fall.
Konkrete Auslöser für die Investition in eine professionelle Absaugung sind häufig: ein Behördenbesuch oder eine BG-Prüfung mit entsprechenden Auflagen, der Kauf einer neuen Plasmaanlage oder die Erweiterung bestehender Schneidkapazitäten, Beschwerden von Mitarbeitenden über Atemwegsreizungen sowie die Verarbeitung von Edelstahl oder anderen legierten Werkstoffen mit krebserzeugenden Emissionen.
Auch organisatorische Schutzmaßnahmen wie Schichtplanung oder Rotationsprinzip ersetzen keine technische Absaugung. Wenn der Arbeitsplatzgrenzwert für den jeweiligen Schadstoff ohne Absaugung nicht eingehalten werden kann, ist eine technische Lösung nach TRGS 528 verpflichtend. Wer erst nach einem Schadensfall oder einer BG-Beanstandung handelt, trägt ein erhebliches persönliches Haftungsrisiko.
So unterstützt ULMATEC bei der Absaugung von Plasmaschneidrauch
Für Betreiber in der Metallbearbeitung, die Plasmaschneidprozesse sicher und normkonform betreiben müssen, entwickeln, produzieren und montieren wir industrielle Absauganlagen als Komplettlösung aus einer Hand. Dabei decken wir den gesamten Prozess ab, von der Planung über die Fertigung bis zur Montage und Inbetriebnahme.
Unsere Absauglösungen für Plasmaschneidrauch umfassen konkret:
- Quellennahe Erfassungssysteme für stationäre und handgeführte Plasmaschneider
- Filtermedien für Partikel unter 0,1 Mikrometer, einschließlich der Klassen H13/H14 für krebserzeugende Stoffe wie Chrom(VI)
- Zentrale Absauganlagen für Luftvolumen von 3.000 bis 250.000 m³/h in den Größen S bis XXL
- Modulare Systeme aus über 100 Filterkombinationen, ausgelegt auf den jeweiligen Werkstoff und Prozess
- Vollständige technische Dokumentation für die Gefährdungsbeurteilung und BG-Prüfung
- ATEX-geeignete Ausführungen für explosionsschutzrelevante Anwendungen
- Förderfähige Anlagen nach BAFA und KfW
Alle Anlagen erfüllen die geltenden Anforderungen nach DGUV und TRGS 528, sind CE-konform und werden in Deutschland gefertigt. Wer mehr über die Auslegung einer Absauganlage für seinen spezifischen Prozess erfahren möchte, findet auf unserer Anwendungsseite weitere Informationen oder nimmt direkt Kontakt mit unseren Spezialisten auf.
