Laservorführung in Schule

Alles zum Thema "sicherer Umgang mit Lasern", Gefahren, gesetzliche Vorschriften und Normen.

Moderator: ekkard

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Robby91
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Laservorführung in Schule

Post by Robby91 » Sun 26 Sep, 2010 2:36 pm

Hallo Freaks,

aufgrund meiner wissenschaftlichen Arbeit, welche sich mit Schneidlasern auseinandersetzt, möchte ich zu Vorführungszwecken für die Prüfungskommison einen Laser "bauen". Dies möchte ich mittels einer Laserdiode eines DVD-Brenners umsetzten. In meinen Recherchen fand ich herraus, das diese Laserdioden eine Leistung von ungefähr 150-200mW besitzen, welche auch notwendig ist um Beispielsweise schwarzes Isolierband zu schneiden oder ein Streichholz zu entzünden. Demnach liegt diese Leistung außerhalb der Klasse, die in der Öffentlichkeit verwendet werden darf.

Unter welchen Umständen wird es mir dennoch möglich sein dieses Experiment durchzuführen?
Welche Schutzmaßnahmen muss ich einhalten?

Ich beabsichtige das Experiment in einen Raum, der von mir besuchten Schule, vorzuführen.

Ich bin dankbar für jede Hilfe. :wink:

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decix
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Re: Laservorführung in Schule

Post by decix » Sun 26 Sep, 2010 3:42 pm

Soweit mir bekannt darfst du mit dieser Leistung in der Schule nicht auffahren.
"Streichholz entzünden" klingt nicht nach wissenschaftlicher Arbeit sondern nach Kiddie-Stuff.
Hat eine fahlen Beigeschmack... sry.

murmeljoe
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Re: Laservorführung in Schule

Post by murmeljoe » Sun 26 Sep, 2010 4:03 pm

Hallo Robby,

ich habe hier eine Konsole mit Knöpfen, die mir eine Menge Arbeit abnimmt: Man drückt einfach auf eine Taste und schon bekommt man Sätze präsentiert, die man sonst mühsam hunderte Male wiederholen müsste.

Taste 1: "Herzlich Willkommen im Forum! Es wäre schön, wenn Du Dich kurz vorstellen und Dein Profil ein wenig ausfüllen würdest. Es kann Dir dann viel leichter und besser geholfen werden."

Taste 2: "In Schulen gelten bezüglich Laser spezielle Regeln [...] -> siehe z.B. hier http://www.laserfreak.net/forum/viewtop ... su#p186655"

Taste 3: "Die Suchfunktion in diesem Forum ist einfach zu finden, leicht zu bedienen, gänzlich kostenlos und funktioniert ganz hervorragend!"
:roll:

Entschulde bitte den etwas sarkastischen Ton, aber leider ist das mit der Maschine gelogen und deshalb tippt hier alle paar Tage jemand mühsam die selben Antworten wieder und wieder ein.
Stöber doch einfach ein bisschen hier im Forum und in der Suche und Du wirst staunen, wieviele Deiner Fragen bereits beantwortet und dokumentiert sind.

Soviel aber schon vorweg: Eine praktische Vorführung einer selbstgebauten "Materialbearbeitung mit Lasern" ist zumindest offiziell nicht möglich!

Gruß
Joe
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Re: Laservorführung in Schule

Post by VDX » Sun 26 Sep, 2010 6:41 pm

... die einzige Möglichkeit sähe ich darin, eine Komplettumhäusung mit Interlock und Status-/Warnanzeige drumherum zu bauen, dann ist das wieder ein Laser der Klasse 1.

Die Präsentation der Effekte kann dann z.B. mit einer Kamera in der Box und einem Monitor oder Beamer ablaufen ...

Viktor
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Re: Laservorführung in Schule

Post by ekkard » Sun 26 Sep, 2010 10:21 pm

Robby91 wrote:aufgrund meiner wissenschaftlichen Arbeit, welche sich mit Schneidlasern auseinandersetzt, möchte ich zu Vorführungszwecken für die Prüfungskommison einen Laser "bauen". Dies möchte ich mittels einer Laserdiode eines DVD-Brenners umsetzten. In meinen Recherchen fand ich herraus, das diese Laserdioden eine Leistung von ungefähr 150-200mW besitzen, welche auch notwendig ist um Beispielsweise schwarzes Isolierband zu schneiden oder ein Streichholz zu entzünden. Demnach liegt diese Leistung außerhalb der Klasse, die in der Öffentlichkeit verwendet werden darf.
Was hierzu zuvor allgemein geschrieben wurde, ist zunächst einmal richtig; z. B. dürfen Schüler nicht mit Lasereinrichtungen mit mehr als Klasse 2 arbeiten. Aber es heißt in der BGV B2 §11 weiter, dass sie das doch dürfen, wenn es zu ihrer Fach-Ausbildung gehört. Und das ist hier der Fall.
Es muss nur jemanden geben z. B. einen sachkundigen Lehrer, unter dessen Führung das Experiment aufgebaut wird. Dieser kann leicht nachweisen, dass der NOHD (nominal ocular hazard distance = Sicherheitsabstand zum Fokus) bei Laserdioden mit einer Fokussierungsoptik auch bei 200 mW bestenfalls einige Zentimeter beträgt. Damit scheiden bei einer geschickten Gestaltung des Gestells (als Abstandhalter) Augenschäden aus. Hautschäden sind nur im Fokus zu erwarten. Auch der Fokus lässt sich durch eine geeignete Gestaltung des Aufbaus so schützen, dass man sich keine Brandblasen holt.
Übrigens gehören bei Industrielasern solche Abstandshalter bis hin zu Einhausungen ganz selbstverständlich zur Ausrüstung.
Kleine Überschlagsrechnung: Nehmen wir die Fokussierung eines Strahles von 2 mm Durchmesser in 3 mm Abstand und eine Leistung von 200 mW. Der Grenzwert für das Auge im NIR (nahes Infrarot) liegt bei >10 W/m². Die Divergenz beträgt rund 2/3 Radiant (den Brennfleck als "Punkt" gerechnet).
Die bestrahlte Fläche im Abstand r bei einem Öffnungswinkel von 0,67 rad beträgt formal: S = (0,67*r/2)²*pi.
Grenzbedingung: Leistung / Fläche < 10 W/m² --> 0,2 W / ((0,67*r/2)²*pi) < 10 W/m² oder
r > Wurzel(0,2 W / pi * 10 W/m²)*2/0,67rad; r > 24 cm.
Also braucht man nur ein Gestell, das einen Abstand des Kopfes von rund 25 cm erzwingt. Mit den Händen darf man dort ohne Weiteres hinein greifen, sollte die Finger aber tunlichst vom Fokus selbst fern halten (1 cm dürfte ausreichend sein).
Mit freundlichen Grüßen
Ekkard

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Re: Laservorführung in Schule

Post by murmeljoe » Sun 26 Sep, 2010 11:31 pm

Hallo Zusammen,

ähhmmm ... also ... ich mache das wirklich nicht gerne, aber ich muss Ekkard widersprechen (hmm - das ist definit gewagt, denn wer kennt sich auch nur annähernd so gut aus wie er? :roll: )

Trotzdem bin ich mir ziemlich sicher, dass Du nicht recht hast.

Code: Select all

§ 11
Beschäftigungsbeschränkung

(1) Der Unternehmer darf Jugendliche in Laserbereichen, in denen Lasereinrichtungen der Klasse 3 B oder 4 betrieben werden, nicht beschäftigen.

(2) Absatz 1 gilt nicht für die Beschäftigung Jugendlicher über 16 Jahre, soweit
1.	dies zur Erreichung ihres Ausbildungszieles erforderlich ist
	und
2.	ihr Schutz durch Aufsicht eines Fachkundigen gewährleistet ist.

DA zu § 11:

Jugendliche nach Jugendarbeitsschutzgesetz sind Personen, die zwischen 15 und 18 Jahre alt sind.

Da die bisherigen Laser der Klasse 3B den neuen Klassen 3R und 3B entsprechen, gilt diese Beschäftigungsbeschränkung auch für Laser der Klasse 3R.
Schön - aber wenn ich meinen jugendlichen Mitarbeitern verbiete, in meiner Firma mit Lasern zu arbeiten, spielt die Öffnung im §11 überhaupt keine Rolle. Stimmt, ich müsste es ihnen nicht zwingend verbieten (s. oben), aber wenn ich "strenger als die BG" bin, ist das völlig in Ordnung.
Und genau dies passiert in der RiSU! Die Kultesminister der Länder haben die Regeln für die Schule strenger gesteckt, als es die Berufsgenossenschaft vorschreibt. Das hätten sie nach §11 auch anders entscheiden können, haben sie aber nicht!

Ich denke die vorgeschlagene Lösung von VDX ist (in Deutschland) der einzig gangbare Weg.

Gruß
Joe
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Re: Laservorführung in Schule

Post by gento » Mon 27 Sep, 2010 12:21 am

Und was greift wenn Robby Ü18 ist !
Kann keiner mehr zwischen den Zeilen lesen ?

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Re: Laservorführung in Schule

Post by murmeljoe » Mon 27 Sep, 2010 12:36 am

@Gento: Apropos "Lesen": Hast Du Dir denn die RiSU (Richtlinie zur Sicherheit im Unterricht) (hier im Forum als Download) einmal durchgelesen? :wink: Da spielt das Alter nämlich überhaupt keine Rolle. Da geht es schlicht darum, was an Schulen erlaubt ist und was nicht.

Gruß
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Re: Laservorführung in Schule

Post by gento » Mon 27 Sep, 2010 12:48 am

Dann zitiere bitte nicht Gesetze , wo in jedem Satz Jugendliche vor kommt.

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Re: Laservorführung in Schule

Post by goamarty » Mon 27 Sep, 2010 3:14 pm

Ich habe geistig gerade noch den "Beamy Burner" vom regensburger Treffen vor mir, daß war ja eine sehr nette Vorführung. Könnte man sowas unter folgenden Bedingungen legal und sicher in der Schule vorführen?:
1. In einem Demonstrationsmodus wird die Leistung der Diode auf 1mW begrenzt, da kann man schön sehen, wie das Bild abgefahren wird.
2. Wenn eine umfassende, lichtdichte Haube geschlossen wird, die auch mit mehreren Interlockschaltern überwacht wird, dann wird der Gravierprozess mit voller Leistung gestartet.

Das ist natürlich aufwendiger zu bauen, als mit einem überstarken Pointer auf schwarzem Isoband herumzubrutzeln, aber hat deutlich mehr mit echter Lasermaterialbearbeitung zu tun. Bei dieser sind schließlich auch die Sicherheitseinrichtungen mindestens so wichtig wie der Laser selbst.
Ich weis allerdings nicht, ob man die blaue Diode einfach auf 1mW einregeln kann, oder eine Lichtregelung braucht.

EDIT: irgendwie hab ich nicht gesehen, daß da nach Murmeljoes Kommentar von gestern 15h schon ein paar neue dabei waren.

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Re: Laservorführung in Schule

Post by VDX » Mon 27 Sep, 2010 3:30 pm

... soviel ich weiß, lasern die 445nm-Dioden erst ab 200mA los (obwohl sie schon ab 20mA als 'blaue LED' losleuchtet) ... entsprechend sollten die 200mW-Dioden auch erst bei etwa 50mA loslasern :freak:

Was aber auf jeden Fall gehen sollte, sind 2 Laserdioden nebeneinander (evtl. auf den gleichen Punkt fokussiert) - ein kleiner roter Laserpointer, der auch bei offenem Gehäuse leuchtet, um die Funktion zu simulieren, und die Gravierdiode geht dann erst bei geschlossener Haube los ...

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Re: Laservorführung in Schule

Post by Robby91 » Mon 27 Sep, 2010 5:35 pm

decix wrote: "Streichholz entzünden" klingt nicht nach wissenschaftlicher Arbeit sondern nach Kiddie-Stuff.
Hat eine fahlen Beigeschmack... sry.
Ich habe lediglich ein paar Idee zu Anwendungsbeispielen aufgeführt, wenn du bessere Einfälle hast dann teil sie mir doch bitte mit. Meiner Meinung nach ist das eine demostrative Vorführung, um die Leistung des Lasers verständlich zu machen.
ekkard wrote: Also braucht man nur ein Gestell, das einen Abstand des Kopfes von rund 25 cm erzwingt. Mit den Händen darf man dort ohne Weiteres hinein greifen, sollte die Finger aber tunlichst vom Fokus selbst fern halten (1 cm dürfte ausreichend sein).
Ich würde dann ein Gestell bauen, welches aus Plexiglas mit einer Polarisationsfolie besteht. Wäre das Legitim?


Falls es eine Rolle spielt ich bin Ü18.

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Re: Laservorführung in Schule

Post by VDX » Mon 27 Sep, 2010 9:23 pm

... ebenfalls sehr 'demonstrative' Effekte bekommst du, wenn du verschiedenfarbige Luftballons ineinander steckst - so platzt z.B. bei einem NIR-Laser ein grüner Luftballon in einem durchsichtigen, ohne daß dem durchsichtigen was passiert ...

Was immer gut kommt, ist Folienschneiden - hier darfst du aber auch nur dunkle Folien verwenden.

Oder ein dunkles thermoplastisches Pulver auf eine weiße Fliese streuen und mit dem Laser Ornamente aufschmelzen ... das geht bei Mehrfachschichtung bis zu komplexen 3D-Strukturen ...

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Re: Laservorführung in Schule

Post by ekkard » Fri 01 Oct, 2010 12:07 am

murmeljoe wrote:ähhmmm ... also ... ich mache das wirklich nicht gerne, aber ich muss Ekkard widersprechen (hmm - das ist definit gewagt, denn wer kennt sich auch nur annähernd so gut aus wie er?)
Sehr gut, wenn jemand es wagt, auch einmal gegen einen Experten anzutreten. Also, ich finde das vollkommen in Ordnung und gibt mir Gelegenheit, noch einmal Stellung zu nehmen.
Aber ...
Es war von einer "wissenschaftlichen Arbeit" die Rede. Ferner steht in der RiSU nur, dass bei Schülerexperimenten (eigentlich ist an Experimente des Lehrers vor Schülern gedacht) die Laserklasse der verwendeten Lasereinrichtung die Klasse 2M nicht überschreiten darf. Genau diese Bedingung erfüllt die fokussierte Strahlung, die nach dem Brennpunkt ja stark divergiert und weniger Leistung als 500 mW abgibt. Mein Abstandsgestell gewährleistet sogar, dass die MZB (entsprechend Klasse 1) eingehalten wird.
Das Gestell kann aus Acryl oder Metallrahmen oder sonst etwas bestehen. Man soll nur daran gehindert werden, den Kopf näher an den Fokus zu bringen als x cm. (x ~ 25 cm, bitte selbst ausrechnen oder genaue Daten herüber wachsen lassen).
murmeljoe wrote:Ich denke die vorgeschlagene Lösung von VDX ist (in Deutschland) der einzig gangbare Weg.
Nun, es ist auch ein Weg.
Viel schwerwiegender ist die Frage, ob ein Schüler oder Student die Anlage mehr als konzipieren und aufbauen darf. Die Inbetriebnahme ist in solchen Fällen ohne Laser-Leistungsmessgerät immer kritisch. Wer kann schon per "Augenmaß" das Verhalten einer Laserdiode mit vorgeschalteter Optik beurteilen. Ich würd's bei von mir weg strahlender Diode "am langen Arm" mit einem schwarzen Papierstreifen testen. Der sollte ausschließlich im Fokus ankokeln und schon nach 1 mm nicht mehr!!!
Mit freundlichen Grüßen
Ekkard

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Re: Laservorführung in Schule

Post by murmeljoe » Fri 01 Oct, 2010 12:33 pm

Hallo Zusammen,

@Ekkard: Jetzt sind wir absolut einer Meinung. Deine Lösung funktioniert natürlich genauso. Ich wollte lediglich darauf hinweisen, dass die Öffnung für Lasereinrichtungen der Klassen 3 B und 4 (zur Erreichung des Ausbildungsziels) in Schulen nicht greift.

Allerdings hätte ich vor dieser Diskussion hier auch nicht gedacht, dass man z.B. einen "Beamy-Burner" in Aktion im Unterricht zeigen kann. Mit der nötigen Sorgfalt bei der Wahl der Sicherheitsfunktionen (Abdeckung, Interlock, Fokussierung mit sehr kurzer Brennweite, Gehäuse mit entsprechenden Abmaßen zwecks Abstand, ...) halte ich das inzwischen für durchaus realisierbar.

:wink: Ist das nicht schön - man lernt nie aus! :) :wink: :D

Gruß
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