Visie-interview: "Lasers worden krachtiger – maar ook gevaarlijker"
Chris Nillesen (LAPROCON BV) over de stille risico's van een groeiende lasertechnologie
De metallurgie omarmt lasertechnologie in snel tempo. Hogere vermogens, kortere pulsen, handlaserlassen – de mogelijkheden nemen alsmaar toe. Maar de veiligheidsrisico's groeien mee. Chris Nillesen, oprichter van LAPROCON, is als ingenieur en laserveiligheidsspecialist dagelijks bezig met die spanning. In een interview met Metallerie deelt hij zijn visie op de belangrijkste trends en de blinde vlekken in de sector.
Laserveiligheid is geen overbodige luxe
LAPROCON begeleidt bedrijven richting een laserveilige werkomgeving en het ontwerpen van laserveilige producten. Dat doen ze door hun klanten te ondersteunen bij het ontwikkelen van hun producten, daar waar die lasertechnologie ingezet wordt. Chris Nillesen: "Als je een laserproces integreert in een productielijn, moet je al vanaf het ontwerp nadenken over classificatie, behuizing en veiligheidsschakelaars. Dat is geen bijzaak – dat is de basis."
Minder gekend bij kmo's?
Toch ziet hij in de praktijk dat die integratie niet vanzelf goed gaat. Zeker bij kleinere bedrijven ontbreekt de kennis. En dat terwijl de technologie snel evolueert. Kleine ondernemingen werken vaak met dezelfde lasersystemen als grote bedrijven – klasse 3B of klasse 4 – maar zonder de bijbehorende veiligheidsstructuur. Dat is een risico dat onderschat wordt.
In grotere organisaties is laserveiligheid vaak ingebed in bredere HSE-processen. Bij kmo's ligt die verantwoordelijkheid al snel bij de zaakvoerder zelf, of erger: bij niemand. De internationale laserveiligheidsnorm adviseert uitdrukkelijk om een 'laser safety officer' (LSO) aan te stellen voor systemen in klasse 3B en 4. Het is geen wettelijke verplichting, maar de praktijk laat zien dat bedrijven zonder LSO vaker tegen problemen aanlopen: onvolledige risico-inventarisaties, onjuist gebruik van beschermingsmiddelen, of medewerkers die niet weten hoe ze moeten handelen bij incidenten.
Een LSO hoeft geen fulltime functie te zijn. In een klein bedrijf kan dat iemand zijn die de basistraining gevolgd heeft en weet wat hij doet. Die persoon zorgt ervoor dat de risico's gekend zijn, dat de juiste beschermingsmiddelen aanwezig zijn én correct worden gebruikt, en dat het bedrijf aantoonbaar voldoet aan de welzijnswetgeving (in België) of de welzijnswetten (in Nederland de ARBO).
Drie trends die de lat voor laserveiligheid hoger leggen
De lasertechnologie evolueert sneller dan de veiligheidsstructuren die haar moeten omkaderen. Vermogens stijgen, pulsen krimpen naar femtoseconden, handlaserlassystemen doen hun intrede op de werkvloer – en elk van die ontwikkelingen brengt risico's mee die de klassieke laserveiligheid overstijgen. Chris Nillesen volgt die evolutie op de voet en ziet hoe bedrijven – groot en klein – de veiligheidseisen onderschatten of simpelweg niet kennen. Hij identificeert drie trends die de lat fundamenteel hoger leggen.
Trend 1: hoogvermogenlasers
Een van de meest opvallende ontwikkelingen binnen de lasertechnologie is de sterke opmars van hoogvermogenlasers Vermogens van 40, 50 of zelfs 60 kW worden steeds gangbaarder voor industriële toepassingen zoals het snijden van dik plaatmateriaal, een taak die vroeger exclusief aan plasmasnijden was voorbehouden.
Het spreekt voor zich dat bij dergelijke vermogens ook de risico’s exponentieel toenemen. Een cruciaal aandachtspunt is de afscherming van de installatie. Bij hoge vermogens kan een gereflecteerde laserbundel voldoende energie bevatten om conventionele behuizingen – bijvoorbeeld uit dun plaatmateriaal – letterlijk te doorboren of te doen smelten. Dit betekent dat de klassieke benadering van afscherming niet langer volstaat en dat zowel materiaalkeuze als constructieprincipes herbekeken moeten worden.
In reactie daarop zien we dat moderne installaties steeds vaker gebruikmaken van actieve beveiligingssystemen. Chris Chris Nillesen: "Wat je nu ziet, is dat wanden actief worden. Ze krijgen sensoren. Bij overschrijding van een drempelwaarde wordt de laser automatisch uitgeschakeld. Belangrijk hierbij is de reactietijd: hoewel deze systemen binnen enkele honderden microseconden kunnen ingrijpen, moet het passieve materiaal van de afscherming in staat zijn om gedurende die korte periode het volledige optische vermogen te weerstaan. Dit leidt tot steeds strengere eisen op het vlak van materiaalweerstand en ontwerp."
Naast fysieke afscherming speelt ook de integratie van veiligheidskringen een essentiële rol. Hoogvermogenlasers, die onder laserklasse 4 vallen, moeten volgens de geldende normen uitgerust zijn met een zogenaamde 'remote interlock connector'. Deze aansluiting maakt het mogelijk om de laser te koppelen aan een extern veiligheidscircuit.
Chris Nillesen: "In de praktijk betekent dit dat de laser enkel kan functioneren wanneer alle veiligheidsvoorwaarden vervuld zijn. Denk hierbij aan deurcontacten, laserveiligheidsgordijnen en andere toegangsbeveiligingen die via een veiligheids-PLC met elkaar verbonden zijn. Pas wanneer dit systeem bevestigt dat de omgeving veilig is, wordt via de interlock een vrijgave gegeven aan de laserinstallatie."
De betrouwbaarheid van dit veiligheidscircuit wordt uitgedrukt in een Performance Level (PL). Voor lasertoepassingen wordt minimaal PLd aanbevolen, en in veel gevallen zelfs PLe. Een PLd-systeem is in staat om zichzelf continu te monitoren en zal bij twijfel over de veiligheid geen vrijgave geven. PLe gaat nog een stap verder en controleert ook de integriteit van de communicatie binnen het systeem. Zodra deze communicatie onderbroken wordt, zal de installatie automatisch in een veilige toestand gaan, zelfs als er op dat moment geen direct gevaar gedetecteerd wordt.
In de praktijk blijkt echter dat niet alle systemen aan deze eisen voldoen. Vooral bij bepaalde Aziatische systemen laat de implementatie soms te wensen over. De aansluiting is dan onvoldoende robuust of voldoet niet aan het vereiste prestatieniveau, wat een potentieel risico inhoudt voor de eindgebruiker.
Trend 2: ultrakorte pulsen, onverwachte gevaren
Naast de opmars van hoogvermogenlasers zien we een tweede belangrijke technologische evolutie: het toenemende gebruik van ultrakorte pulslasers. Deze systemen onderscheiden zich niet zozeer door hun gemiddeld vermogen, maar door hun extreem hoge piekvermogens.
Bij gepulste lasers wordt energie niet continu afgegeven, maar in pulsen. Daarbij spelen twee parameters een cruciale rol: de pulsfrequentie (het aantal pulsen per seconde) en de pulslengte (de duur van elke individuele puls). Wanneer we evolueren naar picoseconde- en femtosecondelasers – zogenaamde ultrakorte pulsen – komen we in een regime terecht waarin de energie in een uiterst korte tijd wordt vrijgegeven. Het gevolg is dat het piekvermogen kan oplopen tot gigawattniveau, ondanks een relatief beperkt gemiddeld vermogen van bijvoorbeeld enkele honderden watt.
Vanuit veiligheidsoogpunt vraagt dit om een andere benadering. Traditioneel ligt de focus bij laserveiligheid op optische risico’s, zoals directe en gereflecteerde straling. Bij ultrakorte pulslasers komen daar echter bijkomende fenomenen bij kijken die onder de noemer niet-bundelgebonden gevaren vallen.
Chris Nillesen: "Bij het lassen en snijden met die ultrakorte pulsen ontstaat een plasma. Dat is fel wit licht, maar het bevat ook een uv-component. Wat we 'collateral radiation' noemen: straling die niet uit de laser zelf komt, maar ontstaat als gevolg van het laserproces. Bij femto- en picosecondenlasers verschuift dat uv-deel in het plasma richting zachte röntgenstraling."
Het goede nieuws: die röntgenstraling is relatief eenvoudig tegen te houden. Dun plaatmateriaal volstaat al. En omdat een ingekapselde machine de laserstraling sowieso al afschermt om optische redenen, wordt de röntgenstraling automatisch mee geblokkeerd. "Bij een machine is dat dus geen probleem. Maar in een open laserlab, waar onderzoekers werken aan een optische tafel met enkel een laserveiligheidsbril, is dat niet het geval. Daar kan iemand op korte afstand in aanraking komen met die zachte röntgenstraling – en daar is men zich vaak niet van bewust."
Een tweede evolutie binnen deze trend is de opkomst van zogenaamde supercontinuüm- of “witte” lasers. In tegenstelling tot klassieke lasers produceren deze systemen een breed spectrum aan golflengtes, van uv tot infrarood. Het resultaat is licht dat visueel als wit wordt waargenomen, maar fysisch nog steeds de eigenschappen van laserlicht bezit.
Deze brede spectrale emissie stelt nieuwe uitdagingen op het vlak van bescherming. Waar klassieke laserveiligheidsbrillen ontworpen zijn voor specifieke golflengtes, moeten ze in dit geval bescherming bieden over een veel breder bereik. In de praktijk is dit bijzonder moeilijk te realiseren. Er bestaan wel oplossingen met zeer brede spectrale demping, maar deze gaan vaak gepaard met een sterk verminderde zichtbaarheid of gebruikscomfort.
Dit betekent dat bij het werken met supercontinuümlasers een nog grotere nadruk moet liggen op bronafscherming en systeemintegratie, eerder dan op persoonlijke bescherming alleen.
Trend 3: Handlaserlassen en lasercleaning: een snel groeiend risico
Handlaserlassen en lasercleaning winnen snel aan populariteit, maar trekken tegelijk nadrukkelijk de aandacht van de Europese arbeidsinspecties. Binnen Europa is afgesproken om deze toepassingen als speerpunt te behandelen, met verhoogde controle op veiligheid en gebruiksomstandigheden. Die verhoogde aandacht is niet onterecht: de technologie ontwikkelt snel, maar de veiligheidspraktijk blijft soms achter.
Bij handlaserlassen speelt vooral de beheersing van de bundel een cruciale rol. In tegenstelling tot geautomatiseerde installaties is de operator hier rechtstreeks betrokken bij het proces, wat bijkomende risico’s met zich meebrengt. Moderne systemen zijn vaak uitgerust met een contactbeveiliging: zodra er geen contact meer is met het werkstuk, stopt het lasproces automatisch. Dit veiligheidscircuit moet echter voldoen aan een bepaald Performance Level (PL), en net daar wringt het schoentje. In de praktijk blijkt dat niet alle systemen dit vereiste veiligheidsniveau halen, wat een belangrijk aandachtspunt vormt voor zowel fabrikanten als gebruikers.
Bij lasercleaning ligt de situatie nog complexer. Hier is er doorgaans geen fysiek contact met het werkstuk en wordt er op afstand gewerkt. De laserbundel heeft hier een kleinere ‘uitwaaieringshoek’, waardoor het lasergevaar toeneemt. Om die reden moet lasercleaning, maar ook laserlassen, steeds in een afgeschermde omgeving plaatsvinden. Recente ontwikkelingen tonen wel vooruitgang: zo worden systemen steeds vaker uitgerust met benaderingssensoren die enkel activeren wanneer de juiste afstand tot het oppervlak wordt aangehouden. Bevindt de operator zich te dicht of te ver, dan stopt het systeem de laserbundel. Deze technologie draagt bij aan een veiligere werkomgeving, maar vervangt geen structurele veiligheidsmaatregelen.
Een ander belangrijk aandachtspunt is persoonlijke bescherming. Waar voor lasercleaning al langer geschikte laserveiligheidsbrillen beschikbaar zijn, ontstonden bij de introductie van handlasers nieuwe risico’s. Bestaande lashelmen, bedoeld voor MIG/TIG-lassen, werden gebruikt voor handlasertoepassingen. Dit is echter onveilig: klassieke TIG- en MIG-helmen bieden onvoldoende bescherming tegen laserstraling. Intussen zijn er specifieke laserlaskappen op de markt, uitgerust met aangepaste filters die wel bescherming bieden tegen deze straling.
Op het vlak van beschermende kleding staat de sector echter nog niet zo ver. Voor traditionele lasprocessen bestaan duidelijke normen voor hittebestendige en vlamvertragende kledij. Specifiek voor laserlassen ontbreken vandaag nog gecertificeerde oplossingen, terwijl de eisen anders liggen. Tot dergelijke normen en producten breed beschikbaar zijn, blijft het aangewezen om minstens de bestaande TIG- en MIG-laswerkkleding te gebruiken, aangezien die een basisbescherming biedt tegen hitte.
Tot slot is er een fundamenteel verschil in risicoprofiel tussen traditioneel lassen en lasertoepassingen. Bij TIG- en MIG-lassen situeert het gevaar zich hoofdzakelijk bij de lasser zelf, die beschermd wordt tegen intense lichtstraling en uv-straling om onder meer lasogen te voorkomen. Bij laserlassen en lasercleaning spelen echter ook reflecties een grote rol. Metalen oppervlakken – en zeker non-ferrometalen zoals aluminium – reflecteren een aanzienlijk deel van de laserenergie. Aluminium kan tot ongeveer 80% van het invallende vermogen reflecteren. Dit betekent dat bij een ingangsvermogen van 100%, een groot deel van de energie zich opnieuw in de ruimte verspreidt, zowel spiegelend als diffuus. Bij staalsoorten ligt dit reflectiepercentage doorgaans rond 40 à 60%.
Deze reflecties vergroten het risico aanzienlijk en maken dat de volledige werkomgeving als potentieel gevaarlijk moet worden beschouwd. Het is daarom essentieel dat enkel de operator zich in de ruimte bevindt en dat bijkomende afschermingen en veiligheidsprocedures strikt worden nageleefd.
De onzichtbare gevaren
Naast de directe risico’s van de laserbundel zelf, verdient een tweede categorie gevaren minstens evenveel aandacht: de zogenaamde niet-bundelgebonden risico’s. In de praktijk blijken deze vaak onderschat, terwijl ze een wezenlijk onderdeel vormen van een veilige werkomgeving.
Het gaat hierbij om klassieke industriële risico’s die samenhangen met het gebruik van laserapparatuur. Denk aan elektrische gevaren door hoogspanning, mechanische risico’s door bewegende onderdelen, en chemische blootstelling door rook en dampen. Daarnaast is er ook sprake van zogenaamde collateral radiation: secundaire straling die ontstaat als gevolg van het proces zelf, bijvoorbeeld door plasmapluimen en thermische interactie met het materiaal.
Vooral de emissie van rook en dampen verdient bijzondere aandacht. Waar metaalbewerkingsbedrijven vroeger gekenmerkt werden door open processen met beperkte afzuiging is de sector de afgelopen decennia sterk geëvolueerd naar gesloten systemen met efficiënte ventilatie en filtering. Die vooruitgang zien we echter nog niet overal terug bij handlaserlassen en lasercleaning.
Chris Nillesen: "Puntbronafzuiging is hier technisch moeilijker te realiseren, waardoor fijne en ultrafijne deeltjes zich gemakkelijker in de werkruimte verspreiden. Net die fijne fractie vormt een potentieel gezondheidsrisico. Bij het gebruik van gepulste lasers, zoals pico- en femtosecondelasers, komen zelfs nanodeeltjes vrij. Deze zijn zo klein dat ze diep in de longen kunnen doordringen en moeilijk te filteren zijn met standaardsystemen. Hoewel veel bedrijven beschikken over algemene ruimteafzuiging, blijft gerichte bronafzuiging eerder de uitzondering dan de regel. Hier ligt een duidelijke uitdaging voor de sector."
Een mogelijke oplossingsrichting is de integratie van ademhalingsbescherming in persoonlijke beschermingsmiddelen, zoals laserlaskappen met ingebouwde filtersystemen. Deze moeten echter afgestemd zijn op de specifieke deeltjesgrootte en concentratie. In de praktijk ontbreekt het eindgebruikers vaak aan de nodige kennis, ervaring en middelen om hierin de juiste keuzes te maken.
Een concreet voorbeeld van chemisch risico is de mogelijke vorming van zeswaardig chroom (chroom VI) bij het bewerken van roestvast staal. Aangezien rvs chroom bevat, kunnen bij thermische processen schadelijke verbindingen ontstaan die via rook en dampen vrijkomen. In verschillende landen, waaronder Nederland, heeft dit reeds geleid tot ernstige milieu- en welzijnsincidenten. Het onderstreept het belang van een doordachte aanpak van emissiebeheersing.
Integratie van laserveiligheid in het preventiebeleid
De mate waarin laserveiligheid geïntegreerd is in het algemene preventiebeleid verschilt sterk per bedrijf. Grotere ondernemingen beschikken doorgaans over een gestructureerde veiligheidsorganisatie, waarin laserveiligheid expliciet is opgenomen. Zij stellen vaak een Laser Safety Officer aan, die verantwoordelijk is voor het opstellen en opvolgen van technische en organisatorische maatregelen.
Dit vertaalt zich in concrete acties: het opstellen van werkprocedures (Standard Operating Procedures), het afbakenen van bevoegdheden, het voorzien van aangepaste persoonlijke beschermingsmiddelen en het implementeren van specifieke ongevalprocedures. Een lasergerelateerd incident vereist immers een andere aanpak dan een klassiek arbeidsongeval.
Een belangrijk aandachtspunt hierbij zijn onzichtbare lasers, met name klasse 4-lasers in het nabij-infrarood. Deze straling is niet zichtbaar voor het menselijk oog, maar kan wel ernstige schade aan het netvlies veroorzaken. Dat maakt het risico bijzonder verraderlijk: zonder visuele waarschuwing kan permanente oogschade optreden.
Bij een dergelijk incident is ook de nazorg cruciaal. Beschadiging van het netvlies gaat gepaard met een verzwakking van het fijne bloedvatennetwerk. Het slachtoffer moet daarom rechtop blijven tijdens transport en onderzoek. Een liggende houding kan een tijdelijke bloeddrukstijging veroorzaken, met het risico op verdere scheuren in het netvlies. Dit soort specifieke kennis moet aanwezig zijn binnen de organisatie.
