Dexerials-Fotodetektoren: Die Technologie hinter den Lichtschranken, die die Grundlage für die Sicherheit in der Fertigung bilden

Unsichtbare Zäune zwischen Mensch und Maschine: Gegenwart und Zukunft von Sicherheitslichtvorhängen

Die Sicherheitsmaßnahmen in Produktionsumgebungen werden von Jahr zu Jahr ausgefeilter. Dank Fortschritten in den Bereichen Automatisierung, Robotik und intelligente Fabriktechnologien ist die Gewährleistung der Sicherheit in Bereichen, die von Menschen und Maschinen gemeinsam genutzt werden, zu einer zentralen Herausforderung für alle Produktionsstätten geworden.

Daher haben Sicherheitsvorrichtungen, sogenannte Lichtvorhänge, in den letzten Jahren wieder vermehrt Aufmerksamkeit erfahren. Sie fungieren als unsichtbare Sicherheitszäune: Betritt eine Person den Betriebsbereich einer Maschine, erkennt das Gerät dies sofort und stoppt die Maschine, um die Sicherheit der Person zu gewährleisten.

In diesem Artikel werden wir die Grundlagen von Sicherheitslichtvorhängen, aktuelle Markttrends und zukünftige technologische Entwicklungen untersuchen.

Was sind Sicherheitslichtvorhänge?

Sicherheitslichtvorhänge sind unsichtbare Barrieren, die mithilfe von nicht sichtbarem Licht wie Infrarotlicht erzeugt werden. Sie dienen als Sicherheitsvorrichtungen, die die Anwesenheit von Personen oder Objekten erkennen und Maschinen sicher stoppen.
Diese Systeme bestehen aus Sendereinheiten mit internen Lichtquellen, die gegenüber von Empfängereinheiten angeordnet sind. Sobald eine Hand oder ein Körper in den Raum zwischen den Einheiten eintritt, erkennt das System sofort die Unterbrechung des Lichts und sendet ein Not-Stopp-Signal an die Maschine.
Im Gegensatz zu Toren und Sicherheitszäunen, die Räume physisch trennen, besteht ein Hauptmerkmal von Sicherheitslichtvorhängen in ihrer Fähigkeit, Räume flexibel und ohne physischen Kontakt zu unterteilen.

Zunehmend vielfältige Anwendungen an verschiedenen Werkszugangspunkten

Sicherheitslichtvorhänge werden bereits in einer Vielzahl von Umgebungen weit verbreitet eingesetzt, darunter:

• Vor Pressmaschinen – zur Verhinderung schwerer Unfälle durch Überwachung der Hände und Finger der Arbeiter.
• Arbeitsbereiche für Industrieroboter – zur Erkennung des Eintritts von Arbeitern und zum Stoppen des Roboterbetriebs
• Förderbandtore – um nur Werkstücke passieren zu lassen und gleichzeitig die Anwesenheit von Personen zu erkennen
• Montagearbeitsplätze – um eine effiziente Raumnutzung bei gleichzeitiger Gewährleistung der Sicherheit zu ermöglichen

Insbesondere physische Zäune können den effizienten Materialfluss in Fabriken behindern, die Hochgeschwindigkeits-Produktionslinien und fahrerlose Transportsysteme (FTS) einsetzen. Daher werden zunehmend unsichtbare Barrieren wie Sicherheitslichtvorhänge verwendet, um die Produktivität zu steigern.

Marktgröße und Wachstum: Der Markt für Sicherheitsvorrichtungen wächst mit der zunehmenden Verbreitung von Robotern.

Laut einem Marktforschungsbericht (Marktgröße, Marktanteil und Wachstum von Sicherheitslichtvorhängen [Aktuell]) steigt die Nachfrage nach Sicherheitslichtvorhängen weltweit stetig. Der Markt soll von geschätzten 1,3 Milliarden US-Dollar im Jahr 2025 auf 1,7 Milliarden US-Dollar im Jahr 2030 wachsen, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 6,3 % entspricht.

Mehrere Faktoren treiben dieses Wachstum an:

• Der Aufstieg intelligenter Fabriken beschleunigt die Automatisierung und schafft mehr Umgebungen, in denen Menschen und Maschinen Seite an Seite arbeiten.
• Die weltweite Verbreitung von Industrierobotern erhöht den Bedarf an fortschrittlichen Sicherheitsmaßnahmen.
• Produktionsinvestitionen in China, Indien und anderen asiatischen Märkten steigern die Nachfrage nach Sicherheitsvorrichtungen.
• Strengere Sicherheitsstandards von Organisationen wie IEC und ISO führen zu nationalen Vorschriften und einer schnelleren Einführung konformer Technologien.

Insbesondere in der Automobil-, Lebensmittel- und Verpackungsindustrie ist ein Wachstum in Bereichen zu verzeichnen, in denen Menschen und Roboter zusammenarbeiten. Dies führt zur Einführung von Sicherheitslichtvorhängen als wichtige Sicherheitslösung.

Sich weiterentwickelnde Struktur und Funktionalität: einfaches, aber fortschrittliches Sicherheitsdesign

Auf den ersten Blick wirkt ein Sicherheitslichtvorhang einfach, doch im Inneren jedes Geräts verbirgt sich hochpräzise Steuerungstechnik.

• Mehrstrahlsteuerung – steuert mehrere Infrarotstrahlen gleichzeitig
• Fehlalarmvermeidung durch Zeitsequenzsteuerung – sendet und erkennt Licht in einer festgelegten Reihenfolge mit zeitlichem Versatz, um Fehlauslösungen zu vermeiden
• Umgebungslichtkompensation – korrigiert Störungen durch externe Lichtquellen wie Sonnenlicht oder Fabrikbeleuchtung.
• Linsenverschmutzungserkennung – erkennt Schmutz oder Flecken auf der Empfängerlinse, um eine verminderte Detektionsgenauigkeit zu verhindern.
• Ausblendfunktion – ermöglicht den Weiterbetrieb auch dann, wenn bestimmte Strahlen durch Vorrichtungen oder Förderbänder blockiert sind.
• Stummschaltungsfunktion – ermöglicht komplexe Entscheidungsfindung, um die Bearbeitung von Werkstücken zu ermöglichen und den Betrieb zu stoppen, wenn eine Person oder ein Fremdkörper den Bereich betritt.

Darüber hinaus bieten einige Hersteller Modelle mit digitalen Anzeigen an, die Parameter wie Strahlausrichtung und Empfängerstatus anzeigen. Diese Funktionen erleichtern die Installation und ermöglichen eine effizientere Fehlersuche.

Trends, die man im Auge behalten sollte: Einführung durch kleine und mittlere Unternehmen und IoT

Folgende drei Trends bei Sicherheitslichtvorhängen dürften in Zukunft an Bedeutung gewinnen:

1. Zunehmende Akzeptanz bei kleinen und mittleren Unternehmen
   Während die Einführung von leichten Sicherheitsvorhängen sich bisher hauptsächlich auf große Hersteller konzentriert hat, treibt die Einführung erschwinglicherer und kompakterer Modelle deren Verbreitung auch in kleinen und mittleren Unternehmen voran.
   
2. Digitalisierung und intelligente Integration
   Einige Produkte verfügen über digitale Anzeigen oder Kommunikationsfunktionen. Es zeichnet sich ein Trend hin zu intelligenter Sicherheit durch die Vernetzung mit Smart-Factory-Technologien wie IoT, SPS und SCADA ab.
   
3. Gesteigerte Umweltanpassungsfähigkeit
   Fortschritte in Bezug auf Umweltbeständigkeit und Selbstdiagnose werden einen zuverlässigen Betrieb in Umgebungen mit Dampf, Bearbeitungsspänen oder Öl ermöglichen.

„Lichtempfangselemente“ von Dexerials, die in Sicherheitslichtvorhängen verwendet werden

Fotodioden – auch als lichtempfindliche Elemente bekannt – bilden das Herzstück von Sicherheitslichtvorhängen, die zu sichereren und produktiveren Fabriken beitragen. Diese Fotodetektoren sind daher eine Schlüsselkomponente für die Gewährleistung von Sicherheit und Produktivität in der Fabrik. Durch die präzise Erfassung von Veränderungen des Infrarotlichts von der Senderseite aus visualisieren sie den Status der unsichtbaren Lichtbarriere und liefern Daten an die Steuerung.

Dexerials entwickelt und liefert mehrere hochempfindliche, schnell reagierende Fotodetektoren, die für den Einsatz in Sicherheitslichtvorhängen optimiert sind. Diese Produkte zeichnen sich unter anderem durch folgende Eigenschaften aus:

• Optimierung der Wellenlängenempfindlichkeit – hohe Lichtempfindlichkeit, abgestimmt auf Nahinfrarot-Wellenlängen um 900 nm, die häufig in Sicherheitslichtvorhängen verwendet werden
• Geringes Rauschen und hohes Signal-Rausch-Verhältnis – minimiert Fehldetektionen und gewährleistet einen stabilen Betrieb bei Umgebungslicht und Umgebungsgeräuschen.
• Schnelle Reaktion – Hochgeschwindigkeits-Signalantwort zum sofortigen Stoppen der Maschine bei Lichtausfall; unterstützt erweiterte Funktionen wie Stummschaltung und Ausblendung
• Kompakt und modular kompatibel – das kompakte Gehäusedesign ermöglicht schlankere Geräte und unterstützt mehrachsige Konfigurationen. Darüber hinaus werden die Fotodioden von Dexerials aufgrund ihrer geringen Abweichungen zwischen den Produktionschargen und ihrer stabilen Qualität für Anwendungen ausgewählt, die eine hohe Zuverlässigkeit erfordern.

Sicherheitslichtvorhänge müssen je nach Einsatzumgebung und erforderlichem Sicherheitsniveau unterschiedliche Leistungs- und Zuverlässigkeitsanforderungen erfüllen.
Sie werden nach der internationalen Sicherheitsnorm IEC 61496 in Kategorien wie Typ 2 und Typ 4 eingeteilt.

Geräte des Typs 4 sind für Umgebungen konzipiert, die ein Höchstmaß an Sicherheit erfordern und sowohl in der Konstruktion als auch in der Fertigung eine fortschrittliche Fotosensortechnologie voraussetzen.
Beispielsweise werden Lichtvorhänge des Typs 4 für Hochrisikoanlagen wie Pressen und Industrieroboter empfohlen. Geräte des Typs 2 hingegen sind für Bereiche mit relativ geringem Risiko und eingeschränktem Personenzugang vorgesehen.

Aufgrund dieser unterschiedlichen Anforderungen benötigen Lichtvorhänge des Typs 4 Fotodetektoren mit hoher Empfindlichkeit und schneller Reaktionszeit. Die Fotodioden von Dexerials erfüllen diese anspruchsvollen Spezifikationen und werden daher häufig in Modellen des Typs 4 eingesetzt.

Bei Sicherheitsvorrichtungen sind Fehlfunktionen inakzeptabel. Daher haben Qualität und Stabilität der lichtempfindlichen Elemente direkten Einfluss auf die Sicherheit am Arbeitsplatz. Die Fotodioden von Dexerials nutzen modernste optische Halbleitertechnologie, um diese kritischen Anforderungen zu erfüllen.

Technologie als Grundlage für die Fertigungssicherheit

Mit der fortschreitenden Digitalisierung von Fabriken gewinnen Sicherheitslichtvorhänge als Technologie, die ein sicheres Zusammenwirken von Mensch und Maschine ermöglicht, zunehmend an Bedeutung. Kernstück dieser Technologie sind die lichtempfindlichen Elemente, die unsichtbares Licht präzise erfassen.

Die Fotodioden von Dexerials bieten als letzte Verteidigungslinie in Sicherheitskontrollsystemen sowohl präzise Detektion als auch hohe Zuverlässigkeit und werden in zahlreichen Produkten auf dem Weltmarkt eingesetzt. Wir sind überzeugt, dass die Weiterentwicklung von Fotodetektoren die Wettbewerbsfähigkeit von Produkten unmittelbar beeinflussen wird, da kontinuierlich Fortschritte bei leistungsstarken, kompakten und energieeffizienten Sicherheitslichtvorhängen erzielt werden.

Wir werden unsere Bemühungen fortsetzen, die Entwicklung von Fotodioden – einer Technologie, die den Grundstein für die Fertigungssicherheit legt – weiter voranzutreiben.