Laser-Remote-Schneiden von Kunststoffen für persönliche Schutzausrüstung

Das Werkzeug Laser ermöglicht die schnelle und präzise Bearbeitung von Werkstoffen wie zum Beispiel Metallen, organischen Materialien und Kunststoffen. In Kombination mit moderner Anlagentechnik kann mittels Lasertechnologie hocheffizient auf die aktuellen Herausforderungen in der Wirtschaft und Gesellschaft reagiert werden. Insbesondere der Gesundheitssektor verlangt gegenwärtig nach schnellen und leistungsfähigen Lösungen, um bestehende Lieferengpässe an persönlicher Schutzausrüstung zu kompensieren. Von hoher Dringlichkeit ist der Schutz besonderer Berufs- und Personengruppen. Gesichtsschilde aus transparenter Folie, die zugleich das zentrale Kriterium eines hohen Tragekomforts erfüllen, können Abhilfe schaffen. Die nach dem Stand der Technik lasergeschnittenen Schilde dienen als effiziente Beispiellösung für die Industrie.

Gesichtsschilde aus transparenter Folie, die mittels Laser-Remote-Technologie geschnitten werden, können die Gefahr einer Tröpfcheninfektion über Augen-, Nasen- und Mundschleimhäute erheblich reduzieren. Zur Herstellung der Schilde, für die eine medizinische Zertifizierung beantragt werden kann, kommt die Multi-Remote-Anlage »MuReA« des Fraunhofer IWS zum Einsatz. Dabei wird ein gut fokussierter Laserstrahl hochdynamisch über schnell kippbare Spiegelablenksysteme entlang der zu schneidenden Konturen auf dünne und empfindliche Materialien projiziert. Der Prozess lässt sich quasi-simultan in einem Arbeitsfeld von bis zu einem Quadratmeter durchführen.

Ein wesentlicher Vorteil dieses Verfahrens besteht in der hohen Bearbeitungsgeschwindigkeit. Diese liegt bei bis zu einem Meter pro Sekunde. Durch die Wechselwirkung des zwei Kilowatt Laserspots mit dem Bauteil wird das Material chemisch zersetzt oder verdampft. Eine spezielle Luftströmung sorgt kontinuierlich für eine zuverlässige Entfernung der entstehenden Abprodukte. Für das Laser-Remote-Schneiden stellen komplizierte Konturen und hohe Genauigkeiten kein Problem dar. Die lasergeschnittenen Kanten zeichnen sich durch eine hohe Qualität aus.

Mit der Laser-Remote-Technologie können auch transparente Folien aus Polyethylenterephthalat (PET), wie sie kommerziell für Gesichtsschilde eingesetzt werden, bearbeitet werden. Parallel zur Entwicklung des Remote-Laserschneidprozesses wurde ein Gesichtsschild-Design ausschließlich aus Folienzuschnitt entwickelt. Das Design erfüllt die Ansprüche an einen hohen Tragekomfort, einer einfachen und schnellen Herstellung sowie einer nachhaltigen Materialwahl. Das Schild ermöglicht die Anpassung der Stirnfixierung an verschiedene Kopfgrößen und sorgt für einen ausreichenden Abstand zu Mund und Nase, um ein Beschlagen zu verhindern.

Der entwickelte Prototyp, »IWShield« (Intense Wearable Shield), besteht aus fünf mittels Remote-Schneidprozess angefertigten Einzelteilen aus Kunststoff, die in einem Prozessschritt hergestellt werden. Entsprechend der Kopfform und des Anwendungszwecks können diese mit wenigen Handgriffen komplettiert werden. Ein Klettband verbindet die Enden zwischen Kopf- und Stirnband. Durch den mehrfachen Einsatz von gut desinfizierbarem und zusätzlich rezyklierbarem PET im Monomaterial-Design ist die Herstellung nachhaltig und minimiert den Bedarf an Materialressourcen. Die Lösung ist aktuell noch nicht als zertifiziertes Medizinprodukt zugelassen.

Die Vorteile des »IWShield« im Überblick:

• Schnelles und einfaches Zusammenbauen der Einzelteile
• Flexibles Anpassen an die Kopfform und den Anwendungszweck
• Zusätzliches Überkopfband für einen hohen Tragekomfort
• Einstellbarer Abstand zur Verhinderung eines Beschlagens mit Atemluft
• Geringes Gewicht von 50 bis 100 Gramm je nach Materialdicke
• Verwendung des gut rezyklierbarem Materials PET und ähnlicher Kunststoffe
• Leichte Reinigung und Desinfizierbarkeit des Materials

Möglichkeiten der Anwendung des »IWShield« ergeben sich überall dort, wo ein zusätzlicher Schutz des Gesichts vor Tröpfcheninfektion über Augen-, Nasen- und Mundschleimhäute nötig ist. Vom Gesundheitssektor bis in den Einzelhandel kann das Gesichtsschild so vielfältig eingesetzt werden.

Mögliche Einsatzorte sind:

• Krankenhäuser, kleinere Arztpraxen und Zahnärzte
• Pflegeeinrichtungen wie Hospize und Pflegeheime
• Schulen, Kindertagesstätten, Kinder- und Jugendheime
• Physiotherapeuten, Friseure, Kosmetiker
• Verkaufsstellen, Einkaufsmärkte
• Soziale und gemeinnützige Einrichtungen