Schweißrauchabsaugung in der Werkstatt: TRGS 528, DGUV 109-002 und Krebsgefahr durch Chrom-Nickel

Was Schweißrauch wirklich enthält

Beim Lichtbogenschweißen, beim MAG- und MIG-Verfahren, beim Wolfram-Inertgas-Schweißen (WIG) und beim thermischen Schneiden verdampft ein Teil des Werkstoffs und des Zusatzdrahts. Die Dämpfe kondensieren in der Luft zu feinsten Partikeln, oft im Bereich von 100 Nanometern und kleiner. Diese Partikel sind alveolengängig, das heißt: Sie dringen bis in die Lungenbläschen vor und werden dort vom Körper kaum noch abtransportiert.

Die Zusammensetzung des Schweißrauchs hängt vom Werkstoff, vom Zusatzdraht, vom Schutzgas und vom Verfahren ab. Bei einfachem Baustahl (S235, S355) dominieren Eisenoxide und Mangan, bei verzinktem Stahl kommen Zinkoxide hinzu, bei hochlegierten Chrom-Nickel-Stählen (1.4301, 1.4404 und ähnliche Edelstähle) treten zusätzlich Nickeloxide und Chrom(VI)-Verbindungen auf. Aluminiumlegierungen erzeugen vor allem Aluminiumoxid und in Kombination mit Schutzgas Ozon. Beim Schweißen unter Sauerstoff (Brennschneiden) und beim Plasmaschneiden steigen die Konzentrationen erheblich.

Krebsrisiko und Berufskrankheiten

Drei Stoffgruppen sind als krebserzeugend in Kategorie 1 (TRGS 905) eingestuft. Chrom(VI)-Verbindungen entstehen vor allem beim Schweißen hochlegierter Cr-Ni-Stähle. Sie verursachen Lungenkrebs und Erkrankungen der Atemwege. Nickeloxide entstehen ebenfalls beim Schweißen austenitischer Edelstähle und sind als Auslöser bösartiger Neubildungen der Atemwege bekannt. Cadmium- und Berylliumverbindungen treten bei speziellen Lot- und Schweißverfahren auf und gehören ebenfalls zu den krebsauslösenden Stoffen.

Die Berufskrankheiten-Verordnung erfasst die wichtigsten Erkrankungen: BK 1103 „Erkrankungen durch Chrom oder seine Verbindungen", BK 4109 „Bösartige Neubildungen der Atemwege und der Lungen durch Nickel oder seine Verbindungen" und BK 4115 „Lungenfibrose durch extreme und langjährige Einwirkungen von Schweißrauchen und Schweißgasen", auch als Siderofibrose bekannt. Die Anerkennung als Berufskrankheit erfolgt nach individueller Prüfung durch die zuständige Berufsgenossenschaft, in der Regel BGHM oder BG BAU.

Neben den krebserzeugenden Stoffen wirken viele Bestandteile des Schweißrauchs akut oder chronisch toxisch. Mangan, das in jedem Baustahl vorkommt, wird mit neurodegenerativen Erkrankungen in Verbindung gebracht, ähnlich der Parkinson-Symptomatik. Kupfer-, Zink- und Vanadiumoxide reizen die Atemwege und können das Metalldampffieber auslösen. Lungenbelastend sind außerdem Aluminium-, Eisen- und Magnesiumoxide sowie Titandioxid und die feinen Stäube der A- und E-Fraktion.

Das Regelwerk: TRGS 528 und DGUV 109-002

Die rechtliche Basis bildet die Gefahrstoffverordnung (GefStoffV). Sie verlangt vom Arbeitgeber eine Gefährdungsbeurteilung, die Substitution gefährlicher Stoffe wo möglich, technische Schutzmaßnahmen vor organisatorischen und persönlichen Schutzmaßnahmen sowie eine arbeitsmedizinische Vorsorge.

Die Technische Regel für Gefahrstoffe TRGS 528 „Schweißtechnische Arbeiten" in der Fassung vom August 2020 konkretisiert die Anforderungen für Schweißarbeitsplätze. Sie definiert Verfahrensgruppen mit unterschiedlichem Gefährdungspotenzial, beschreibt die zu erfassenden Stoffe und gibt Hinweise zur Auslegung der Lüftung. Bei MAG-Schweißen mit Schutzgas Argon-CO₂ ist beispielsweise ein Außenluftvolumenstrom von mindestens 200 Kubikmetern pro Stunde und Schweißer vorgesehen, um die gasförmigen Anteile (Kohlenstoffmonoxid und -dioxid) ausreichend zu verdünnen.

Die DGUV Regel 109-002 „Arbeitsplatzlüftung – Lufttechnische Maßnahmen" hat die alte BGR 121 von 2004 abgelöst. Sie regelt die technischen Anforderungen an Erfassung, Filterung und Rückführung der Luft. Eine Besonderheit ist die Anwendbarkeit nicht nur auf Schweißarbeiten, sondern auch auf andere Gewerke wie die Bau- und Holzindustrie. Ergänzend zu nutzen sind die VDI/DVS 6005 und die DIN EN ISO 15012-1 für Filteranlagen-Prüfungen.

Grenzwerte: drastische Verschärfung beim Mangan

Der Arbeitsplatzgrenzwert (AGW) für die alveolengängige Staubfraktion (A-Staub) liegt nach TRGS 900 bei 1,25 mg/m³ als Schichtmittelwert. Für die einatembare Fraktion (E-Staub) gelten 10 mg/m³. Diese allgemeinen Werte werden in der Praxis selten überschritten, weil bestimmte Einzelstoffe deutlich strenger reguliert sind.

Besonders der Mangan-Grenzwert hat 2017 eine Welle der Anpassungen ausgelöst. Von 0,5 mg/m³ wurde der Wert auf 0,02 mg/m³ gesenkt, eine Reduzierung um den Faktor 25. Da Mangan in praktisch jedem Baustahl enthalten ist, betrifft diese Änderung nahezu jeden Schweißbetrieb. In der Praxis bedeutet das: Eine Schweißerwerkstatt, die vor 2017 mit allgemeiner Hallenlüftung auskam, braucht heute in den meisten Fällen eine Punktabsaugung am Brenner oder einen Absaugarm direkt am Arbeitsplatz.

Das Schweißrauchminderungsprogramm

Die DGUV Information 209-096 „Schweißrauchminderung im Betrieb" stellt ein systematisches Vorgehen vor, mit dem Betriebe ihre Gefährdung reduzieren können. Das Programm folgt einem hierarchischen Ansatz, der dem STOP-Prinzip entspricht: Substitution vor Technik vor Organisation vor PSA. In der Praxis bedeutet das eine geordnete Abfolge von Maßnahmen.

Auf der ersten Ebene steht die Substitution oder Verfahrensänderung. Wer auf rauchärmere Schutzgase, niedrigere Schweißströme oder neuere Verfahren wie das Cold Metal Transfer (CMT) umstellt, reduziert die Rauchmenge oft um 30 bis 50 Prozent gegenüber konventionellen Verfahren. Auf der zweiten Ebene folgt die technische Erfassung an der Quelle: Brennerintegrierte Absaugung, Absaugarme, Schweißtische mit integrierter Hinterabsaugung. Erst auf der dritten Ebene kommt die Hallenlüftung mit Quelllüftung und Schichtenströmung. Auf der letzten Ebene steht die persönliche Schutzausrüstung mit gebläseunterstützten Schweißerschutzhelmen (TH3-Klasse mit Partikelfilter P3).

Erfassungstechnik: mobil, stationär, brennerintegriert

Die Wahl der richtigen Erfassungstechnik hängt vom Arbeitsplatz, vom Schweißvolumen und vom Werkstoff ab. Vier Bauarten sind verbreitet.

Die brennerintegrierte Absaugung gilt heute als die effektivste Lösung, weil der Schadstoff direkt am Entstehungsort erfasst wird. Hersteller wie Binzel (FES), TBi und Translas bieten Brenner mit integrierter Saugöffnung und Steuerung. Voraussetzung ist eine entsprechende Absauganlage mit ausreichendem Volumenstrom (typisch 90 bis 150 m³/h pro Brenner) und passendem Filtersystem. Die Brenner sind etwas schwerer als Standardbrenner, was bei langen Schweißnähten zur Ermüdung führen kann. Moderne Modelle wiegen aber unter einem Kilogramm und werden inzwischen von vielen Schweißern akzeptiert.

Filterklassen: W1, W2 und W3

Die Filterklassen W1, W2 und W3 nach DIN EN ISO 15012-1 klassifizieren Absauganlagen nach ihrer Eignung für unterschiedliche Stähle. W1 deckt allgemeines Schweißen ab, W2 erfüllt höhere Anforderungen und W3 ist die einzige Klasse, die für hochlegierte Chrom-Nickel-Stähle freigegeben ist. W3-Anlagen müssen einen Abscheidegrad von mindestens 99,9 Prozent erreichen und sind durch das Institut für Arbeitsschutz der DGUV (IFA, vormals BGIA) zertifiziert. Eine W3-Zertifizierung ist Voraussetzung für die Luftrückführung in die Halle.

Bei chromathaltigen Stählen ist die Luftrückführung nach TRGS 528 grundsätzlich nicht zulässig, sofern keine W3-Zertifizierung vorliegt. Auch dann muss eine ausreichende Außenluftzufuhr sichergestellt werden, um die gasförmigen Schadstoffe zu verdünnen. In der Praxis wird die abgesaugte Luft bei chromhaltigen Anwendungen oft komplett ins Freie geleitet (Abluftbetrieb), was im Winter zu erheblichen Heizkostenproblemen führt. Eine Wärmerückgewinnung mit Plattenwärmetauscher reduziert diesen Verlust um 60 bis 80 Prozent.

Hersteller im deutschsprachigen Markt

Der Markt für Schweißrauchabsaugung wird von einer Handvoll spezialisierter Hersteller dominiert.

Die Auswahl hängt weniger vom Hersteller selbst als vom Service-Netz und der Beratungsqualität ab. Ein Vor-Ort-Termin mit Messung der vorhandenen Rauchexposition, Beratung zu den Werkstoffen und Empfehlung eines Komplettsystems ist bei größeren Investitionen Pflicht. KEMPER, TEKA und ESTA bieten diese Beratung in Deutschland flächendeckend an, kleinere Anbieter arbeiten häufig mit regionalen Partnern.

Wirtschaftlichkeit und Folgekosten

Die Investition in eine Schweißrauchabsaugung wird oft als reiner Kostenblock gesehen. Eine ehrliche Rechnung berücksichtigt aber auch die Folgen einer unzureichenden Absaugung. Eine anerkannte Berufskrankheit BK 4109 (Nickel-Lungenkrebs) verursacht der Berufsgenossenschaft im Schnitt sechsstellige Folgekosten, die über Beitragserhöhungen und Regress den Betrieb belasten. Hinzu kommen Bußgelder bei Beanstandungen durch die Aufsichtsbehörden, in Extremfällen die vorübergehende Stilllegung des Betriebs.

Eine mittlere Werkstatt mit fünf Schweißarbeitsplätzen kommt mit fünf mobilen W3-Geräten zu je 3.500 Euro auf eine Investition von 17.500 Euro. Eine zentrale Anlage mit Absaugarmen liegt bei vergleichbarer Leistung zwischen 25.000 und 40.000 Euro, dafür mit deutlich niedrigeren Folge- und Wartungskosten. Die jährlichen Filterkosten betragen pro Arbeitsplatz 200 bis 600 Euro, die Wartungsverträge mit Herstellern liegen bei 800 bis 1.500 Euro pro Jahr und Anlage, decken aber Verschleißteile, Filterwechsel und Notdienst ab.

Schweißverfahren und ihre Rauchemissionen

Die Wahl des Schweißverfahrens hat erheblichen Einfluss auf die Schadstoffmenge. Lichtbogenhandschweißen mit umhüllten Stabelektroden (E-Hand) erzeugt typischerweise 5 bis 12 Gramm Rauch pro Kilogramm abgeschmolzenen Schweißzusatzes, das MAG-Schweißen mit Vollschweißdraht 3 bis 8 Gramm, das WIG-Schweißen 0,5 bis 2 Gramm und das Unterpulverschweißen praktisch null, weil der Lichtbogen unter dem Pulver brennt. Die Reihenfolge zeigt deutlich: Wer das Verfahren wechseln kann, reduziert die Schadstoffmenge oft um den Faktor zehn.

Eine vergleichsweise neue Entwicklung ist Cold Metal Transfer (CMT) von Fronius, ein modifiziertes MAG-Verfahren mit reduzierter Wärmeeinbringung. Es erzeugt 30 bis 50 Prozent weniger Rauch als konventionelles MAG und ist für dünne Bleche und Aluminium besonders geeignet. Vergleichbare Ansätze bieten EWM mit „forceArc" und Lincoln Electric mit „STT". Beim Schutzgas wirken sich aktive Komponenten (CO₂, O₂) stärker rauchbildend aus als reine Inertgase. Eine Umstellung von 100 % CO₂ auf ein Argon-CO₂-Gemisch (zum Beispiel 82/18) reduziert die Rauchmenge typischerweise um 20 bis 30 Prozent.

Roboterzellen-Absaugung in der Serienfertigung

In der automatisierten Fertigung spielt die Schweißrauchabsaugung eine besondere Rolle. Roboterzellen mit Schutzeinhausungen lassen sich gut absaugen, weil die Schadstoffquelle räumlich begrenzt ist. Üblicherweise werden Zellen mit einer Mischung aus stationärer Hauben-Absaugung und gezielter Punktabsaugung am Werkstück ausgestattet. Anbieter wie Plymovent (DiluterPlus, MDB-System) und KEMPER (CleanAirTower, AirWatch-System) haben spezialisierte Lösungen für Roboteranwendungen entwickelt, die mit dem Roboter-Steuerprogramm synchronisiert sind. Die Absaugung läuft dabei nur während des Lichtbogens und reduziert sich in den Zwischenphasen, was den Energieverbrauch um 40 bis 60 Prozent senkt.

Bei automatisierten Zellen mit hohem Durchsatz übersteigt die Investition in Absaugtechnik schnell 50.000 Euro, im Falle größerer Produktionslinien auch sechsstellige Beträge. Die Wirtschaftlichkeit wird über die Energieeinsparung durch Wärmerückgewinnung, die geringeren Heizkosten und die längeren Filterstandzeiten gerechnet. In modernen Werken von Daimler Truck, MAN Truck & Bus, Liebherr und ThyssenKrupp ist die zentrale Absaugung mit Wärmerückgewinnung längst Standard.

Praxiserfahrung: Mittelstand und Handwerk

Die Anforderungen treffen nicht nur Großbetriebe. Eine kleine Schlosserei mit zwei Schweißarbeitsplätzen, die regelmäßig Edelstahl verarbeitet, muss heute denselben Standard erfüllen wie ein Maschinenbauer mit hundert Schweißern. In der Praxis zeigen die Aufsichtsdienste der Berufsgenossenschaften zunehmend Beanstandungen in Mittelstand und Handwerk, gerade nach der Verschärfung des Mangan-Grenzwerts.

Ein typischer Fall aus der BGHM-Beratung: Eine Metallbau-Firma mit fünfzehn Schweißern hatte über Jahre nur eine allgemeine Hallenlüftung. Eine Stichprobenmessung der Berufsgenossenschaft im Jahr 2024 ergab Mangan-Konzentrationen von 0,15 mg/m³, also dem Achtfachen des Grenzwerts. Die Folge: Verpflichtung zur sofortigen Nachrüstung mit Punktabsaugungen, monatliche Wiederholungsmessungen, Bußgelder und ein Prüfvermerk in der nächsten Begehung. Die Investition von rund 60.000 Euro für sechs mobile W3-Anlagen plus stationäre Absaugarme wurde innerhalb von drei Monaten umgesetzt, allein um den weiteren Betrieb zu sichern.

Wer rechtzeitig investiert, vermeidet diesen Druck. Die Aufsichtsdienste sind zunehmend mit kalibrierten Messgeräten unterwegs und prüfen vor Ort statt erst im Audit. Ein gut dokumentiertes Schweißrauchminderungsprogramm, regelmäßige Eigenmessungen und sichtbare technische Maßnahmen vermitteln den Auditoren, dass der Betrieb das Thema ernst nimmt. Der Aufwand pro Schweißarbeitsplatz liegt im Mittelstand zwischen 5.000 und 12.000 Euro, einschließlich Beratung, Anlage, Installation und ersten Filtersätzen.

Häufige Fehler in der Praxis

Erstens: Falsche Filterklasse. W1- oder W2-Anlagen werden für Cr-Ni-Stähle eingesetzt, was rechtlich unzulässig ist. Wer regelmäßig Edelstahl schweißt, braucht eine W3-zertifizierte Anlage.

Zweitens: Zu großer Abstand zur Quelle. Ein Absaugarm, der einen Meter vom Schweißpunkt entfernt steht, erfasst weniger als 30 Prozent des Rauchs. Faustregel: Abstand kleiner als der Düsendurchmesser, idealerweise 20 bis 30 Zentimeter.

Drittens: Vernachlässigung der Filterwechsel. Verstopfte Filter reduzieren den Volumenstrom und damit die Erfassungsleistung. Eine Druckdifferenzmessung am Filter zeigt rechtzeitig den Wechselbedarf an, wird aber in vielen Werkstätten ignoriert.

Viertens: Luftrückführung ohne Zertifizierung. Wer die abgesaugte Luft ungeprüft in die Halle zurückbläst, verteilt die Schadstoffe nur. Nach TRGS 528 ist die Luftrückführung bei chromathaltigen Stählen ohne W3-Zertifizierung untersagt.

Fünftens: Fehlende Außenluftzufuhr. Eine reine Absaugung ohne ausreichende Frischluftzufuhr erzeugt einen Unterdruck und beeinträchtigt die Gesamtbelüftung. Die TRGS 528 fordert mindestens 200 m³/h pro Schweißer als Außenluftvolumenstrom.

Sechstens: Keine arbeitsmedizinische Vorsorge. Die ArbMedVV verlangt für Beschäftigte mit regelmäßiger Schweißrauchexposition eine angebotene oder verpflichtende Vorsorge nach G 39 oder G 1.2. Diese wird in vielen Betrieben nicht durchgeführt.

Siebtens: Lückenhafte Unterweisung. Schweißer verstehen die Filterklassen oft nicht, kennen die Grenzwerte nicht und wissen nicht, wann ein Schutzhelm mit Gebläseunterstützung Pflicht ist. Eine jährliche Unterweisung nach DGUV V1 § 4 ist verpflichtend.

Achtens: Vernachlässigung der Reinigung. Filter sind nur ein Teil der Anlage. Schläuche, Düsen, Hauben und Lüftermotoren sammeln über die Zeit Schweißrauch-Ablagerungen, die den Volumenstrom drosseln und im Extremfall zu Brandgefahr führen. Eine jährliche Sichtprüfung und Reinigung durch den Hersteller oder einen autorisierten Servicepartner ist Standard, wird aber häufig aufgeschoben.

Checkliste Schweißrauchabsaugung: Gefährdungsbeurteilung nach GefStoffV mit Stoffbestimmung der Werkstoffe und Zusatzdrähte erstellen · TRGS 528 und DGUV Regel 109-002 als Grundlage heranziehen · Einsatzfall klassifizieren (Baustahl, Cr-Ni, Aluminium, verzinkt, Cadmium-Lot) · Filterklasse W1/W2/W3 entsprechend Werkstoff wählen, IFA-Zertifizierung prüfen · Erfassungsart festlegen: brennerintegriert, mobiler Arm, stationäre Punktabsaugung, Tisch mit Hinterabsaugung · Erfassungsabstand kleiner als Düsendurchmesser einhalten · Außenluftvolumenstrom mind. 200 m³/h pro Schweißer sicherstellen · Luftrückführung nur bei W3-Zertifizierung und ausreichender Außenluftzufuhr zulassen · Schweißrauchminderungsprogramm nach DGUV Information 209-096 implementieren · Substitution prüfen: rauchärmeres Verfahren (CMT), niedriger Schweißstrom, andere Schutzgase · Brenner-Wartung und Düsenreinigung in den Wartungsplan aufnehmen · Filterwechsel-Intervalle dokumentieren, Druckdifferenz überwachen · Wärmerückgewinnung an Abluftleitungen prüfen (Amortisation 2 bis 5 Jahre) · Arbeitsmedizinische Vorsorge nach G 39 oder G 1.2 anbieten oder verpflichten · Schweißerschutzhelm mit Gebläse (TH3 P3) als ergänzende PSA bereitstellen · Jährliche Unterweisung nach DGUV V1 § 4 durchführen, mit Praxisteil an der Anlage · Wartungsvertrag mit dem Hersteller für Anlagen >10.000 € Investition prüfen