Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Referenzsystem für die Bewertung magnetischer Felder im Bereich des Widerstandsschweißens zur Umsetzung der neuen EMF-Richtlinie 2013/35/EU

Bei Widerstandsschweißeinrichtungen kommen hohe Schweißströme im kA-Bereich zum Einsatz, die mit dem Auftreten intensiver Magnetfelder im Bedienerbereich verbunden sind. Durch sich zeitlich ändernde Magnetfelder werden elektrische Feldstärken im menschlichen Körper induziert, die zu Reizwirkungen auf Nerven mit daraus resultierenden Muskelzuckungen und anderen Erscheinungen führen können. Im Ergebnis der mit der Verordnung zu elektromagnetischen Feldern vom November 2016 erfolgten Umsetzung der EU-Richtlinie 2013/35/EU in deutsches Recht ergibt sich eine veränderte Situation bezüglich der Bewertung von Feldexpositionen. So wird für einwirkende nicht sinusförmige Magnetfelder anstelle der Zeitbereichsbewertungs-Methode nach BG V B 11 bzw. DGUV Vorschrift 15 die als konservativ bewertend geltende Weighted-Peak-Methode empfohlen, ohne dass bisher klare Regeln für deren Anwendung vorliegen.

Im Forschungsvorhaben sollen ausgehend von einer vergleichenden Analyse der Bewertungsmethoden praxisgerechte Richtlinien für ihre Anwendung erarbeitetet werden. Bei Widerstandsschweißeinrichtungen ist es nicht unwahrscheinlich, dass trotz Überschreitung der zulässigen Werte des einwirkenden Magnetfelds die Situation doch zulässig ist, weil die Grenzwerte für die elektrischen Feldstärken im Körper noch eingehalten werden. Ein entsprechender Nachweis kann jedoch nur auf der Grundlage von numerischen Feldsimulationen unter Verwendung eines Körpermodells erfolgen.

Die Ergebnisse derartiger Simulationen sollen in der Datenbank eines Referenzsystems zusammengefasst werden, das den betroffenen Unternehmen (insbesondere KMU, die den ansonsten bei ihnen anfallenden Aufwand weder fachlich noch personell und finanziell erbringen könnten) eine aufwandsminimale Durchführung erforderlicher Feldexpositionsbewertungen ermöglichen und ohne die Umsetzung ungerechtfertigt konservativer Vorgaben an den Arbeitsplätzen die Sicherheit der Arbeitnehmer gewährleisten soll.

Ergebniszusammenfassung:

Das in diesem Projekt entwickelte Webtool wurde mit Widerstandsschweißmaschinen verschiedener Typen, unter relevanten Schweißbedingungen und Parametern validiert. Dieses Tool bringt einen deutlichen Nutzen für deutsche Unternehmen, insbesondere den KMU, die oft nicht über genügend Budget, Kompetenzen oder Einrichtungen verfügen, um die Aufgabe der Validierung ihrer Expositionssituation selbst zu erfüllen:

Das Webtool ist einfach zu bedienen, da die Datenerfassung stark vereinfacht wird. Anstatt die MF direkt zu erfassen, zu behandeln und mit den Expositionsgrenzwerten zu vergleichen, müssen lediglich die Schweißstromkurve, die von vielen Anlagen bereits automatisch erfasst wird oder mit einem geeigneten Stromwandler vergleichsweise simpel erfasst werden kann, und die vereinfachte Geometrie des Sekundärstromkreises der Schweißanlage eingegeben werden. Diese Strommessungen bzw. Geometrieinformationen können auch von nicht speziell geschultem Fachpersonal erfasst und ins hier entwickelte Bewertungstool eingepflegt werden.

Es ist weniger anfällig für Messfehler und weniger empfindlich gegenüber Umweltfaktoren, wodurch die Messunsicherheit sinkt. Darüber hinaus ist die Bewertung der Expositionssituation weniger konservativ, da es bereits mit den aktuellen Expositionsgrenzwerten aus der EU-Richtlinie 2013/35/EU programmiert wurde und die Expositionssituation anhand der wichtigsten relevanten Körperteile bewertet wird, wie es die Norm empfiehlt. Zusätzlich werden die Eigenschaften des Schweißprozesses (Zeit, Stromdichte, Frequenz und Gerätegeometrie) berücksichtigt.

Das entwickelte Webtool ermöglicht eine bessere Beurteilung und Visualisierung der Expositionssituation. Die Ergebnisse zeigen, wie sich MF im Vergleich zu den einzelnen Expositionsgrenzwerten verhalten und die Charakteristik der Spitzen der Schweißstromkurve wird durch die WPM-Methode bewertet.