La sicurezza laser innanzitutto!

La professoressa Barbara Previtali del Politecnico di Milano e l’ingegner Dante Milani, dell’Università degli Studi di Pavia, cofondatori della Scuola Sicurezza Laser, in occasione della Cutting Week, hanno parlato degli obiettivi e della proposta formativa della scuola e del grado di preparazione del mercato italiano in merito a un tema così importante come la Sicurezza Laser, troppo spesso trascurato.

Senza troppi preamboli entriamo subito nel vivo del discorso e vi chiederei di parlarci della Scuola Sicurezza Laser: quale esigenza vi ha spinto a crearla? Qual è la finalità e a chi si rivolge? E quali sono gli attori che la compongono?

Barbara Previtali. La Scuola Sicurezza Laser dell’AITeM viene dalla richiesta di operatori del mondo laser industriale, sistemisti, sorgentisti e utilizzatori, che in più occasioni (per esempio in occasione dei convegni Alta Brillanza) hanno chiesto uno luogo e una comunità con cui confrontarsi su questo tema. Tra questi ha sicuramente ricoperto un ruolo significativo Maurizio Sbetti, direttore R&D di Adige, del BLM Group, che per primo ha promosso l’iniziativa presso quelli che poi sarebbero diventati i soci sostenitori, e insieme con me e Dante Milani ha costituito il gruppo di lavoro che nel 2017 ha fatto nascere la SSL. L’obiettivo è diffondere la cultura della sicurezza dei sistemi laser industriali, attraverso diverse iniziative, che vanno dai corsi di TSL (Tecnico Sicurezza Laser), agli aggiornamenti periodici di chi è già formato, alla ricerca sul tema, all’azione normativa e al consolidamento delle relazioni internazionali con organi simili. La SSL è una iniziativa dell’AITeM – Associazione Italiana delle Tecnologie Manifatturiere, ha un presidente (che è il presidente di AITeM, professor Tullio Tollio), un direttore tecnico che è Dante Milani, un comitato tecnico scientifico e i 10 soci sostenitori.

La domanda mi sorge subito spontanea; qual è il grado di preparazione del mercato italiano in merito a un tema così importante come la Sicurezza Laser? Siamo un mercato maturo da questo punto di vista? Esiste una cultura sulla sicurezza laser nel nostro Paese?

Dante Milani. Nell’ultimo decennio la situazione è cambiata e diversi fattori hanno contribuito a cambiarla. Dal lato costruttori la motivazione saliente va ricercata nell’ampia diffusione delle sorgenti in fibra, considerata l’opportunità di impiegarle in diversi settori, incluso il taglio, e questa a svantaggio delle sorgenti CO2 fino ad allora le più diffuse sul mercato. Il fatto che la lunghezza d’onda delle sorgenti in fibra possa arrivare alla retina, a differenza di quella del CO2 e il “misleading” che le sorgenti CO2 fossero considerate “eye safe” a differenza delle sorgenti nel vicino infrarosso, ha spinto i costruttori di macchine laser dotate di sorgenti in fibra ad aumentarne la sicurezza, soprattutto quella legata ai processi laser.
Dal lato utilizzatori il recepimento della direttiva comunitaria sulle radiazioni ottiche artificiali del 26 aprile 2010 e il suo inserimento nel Testo Unico della sicurezza e salute dei luoghi di lavoro (D.Lgs. 81/08 e s.m.i.) ha disposto l’obbligatorietà di effettuare una valutazione del rischio associato ai sistemi laser molto più dettagliata di quanto venisse fatto in precedenza. Ricordiamo tra l’altro che il dettato legislativo del Testo Unico in diversi articoli sanziona il datore di lavoro e il dirigente con l’arresto o una non irrilevante ammenda. Entrambe queste circostanze hanno contribuito ad aumentare l’attenzione in merito alla sicurezza laser. A questo riguardo, la situazione del mercato italiano non appare comunque omogenea. Ci sono costruttori più organizzati di altri e questo dipende anche dalle dimensioni dell’azienda. Relativamente ai primi è possibile dire che la sicurezza laser è sicuramente tenuta in debita considerazione, per i secondi, con frequente riferimento al mondo degli integratori di sorgenti laser fino a qualche decina di lavoratori, l’esperienza sembra suffragare la sensazione ci sia ancora da lavorare sia in termini di adeguata implementazione delle misure di sicurezza che in termini di cultura della materia. Anche dal punto di vista dell’offerta formativa la situazione non è omogenea. Ci sono corsi più approfonditi di altri e organizzazioni che verificano meglio di altre le conoscenze impartite ai discenti. Si passa pertanto da corsi, anche piuttosto diffusi, che non trattano o non trattano a dovere le basi della sicurezza laser, ai corsi della Scuola Sicurezza Laser e al corso universitario in “Laser safety” dei corsi di laurea magistrale in Electronic Engineering, Industrial Automation Engineering e Biomedical Engineering dell’Università degli Studi di Pavia. Questa variabilità genera inevitabilmente differenze, storture e una preparazione non omogenea tra i professionisti interessati.

Le applicazioni industriali della tecnologia laser sono diverse e differenti, ognuna delle quali richiede competenze specifiche. Esistono applicazioni ormai mature come il taglio e la marcatura laser e altre, come per esempio la saldatura e le microlavorazioni che di volta in volta necessitano di approfonditi studi di sviluppo e fattibilità. Vorrei quindi capire come è strutturata la vostra proposta formativa e se la normativa vigente in fatto di Sicurezza Laser
è completa e copre qualsiasi utilizzo industriale del laser o presenta delle zone d’ombra?

Barbara Previtali. Non sono così d’accordo che esistano applicazioni consolidate o applicazioni più recenti. Sicuramente taglio e marcatura sono più conosciuti e hanno una diffusione più capillare, ma saldatura e microlavorazioni hanno la stessa età anagrafica di taglio e marcatura. Persino l’SLM è ben più “anziana” di quanto l’enorme fama di questi ultimi anni lasci credere. Mentre sono d’accordo che ciascuna applicazione laser richieda competenze specifiche particolarmente di processo ma anche legate alla sicurezza. La SSL nasce dalla collaborazione di molte università, tra queste Politecnico di Milano con il Laboratorio per le Applicazioni Laser SITEC e l’Università di Pavia, con l’esperienza pluri-ventennale di Dante Milani nel contesto della sicurezza laser. E ha 10 soci sostenitori tra i maggiori produttori di sorgenti, sistemi, dispositivi laser industriali. Quindi la SSL è in grado di mettere in campo competenze specifiche del binomio: sicurezza laser e applicazione. Il corso principale rivolto ai futuri TSL, costruttori e integratori riflette questa dualità, difatti tratta sia di applicazioni pulsate sia continue, con potenze medie proprie del taglio, saldatura e deposizione e di picco tipiche di foratura, marcatura, ablazione, ed engraving. Inoltre, le applicazioni laser vengono classificate e studiate per la lunghezza d’onda e per le condizioni operative in cui vengono esercitate. A questo si aggiunga che l’esercitazione pratica viene svolta al SITEC, in una delle diverse celle di lavorazioni laser che sono presenti, affrontando aspetti anche pratici e applicativi, secondo una modalità didattica che prevede la partecipazione diretta e attiva dei discenti.
Dante Milani. La normativa sulla sicurezza laser è di origine IEC (International Electrotechnical Commission), CENELEC (European Committee for Electrotechnical Standardization) e dunque in Italia, di competenza del CEI (Comitato Elettrotecnico Italiano). È ampia, in continua evoluzione e non di facile lettura, a partire dalla norma base CEI EN CEI 60825-1 sulla classificazione e sui requisiti dei prodotti laser e a seguire con la guida per l’utilizzatore CEI EN IEC 60825-14. I comitati tecnici internazionali CT 76, e analogamente quello italiano, si occupano in particolare degli elementi fondanti della sicurezza laser e di tutte le applicazioni della radiazione laser. Si parte dunque dalla revisione dei dati fisico-biologici e raccomandazioni/revisioni delle Esposizioni Massime Permesse, dei Limiti di Emissione Accessibili e delle condizioni di misura per la classificazione, per proseguire con i laser di elevata potenza e le barriere laser, la sicurezza dei sistemi di comunicazione ottica (in fibra e nello spazio libero), la sicurezza degli apparecchi medicali, delle macchine laser fisse e mobili dotate di manipoli (queste ultime unitamente a ISO, CEN e UNI), alla protezione degli occhi e della faccia (unitamente a ISO, CEN e UNI) e alle sorgenti di radiazione ottica non coerente. Di particolare e attuale interesse sono lo sviluppo di una norma che, per alcune applicazioni, consente dei livelli di emissione accessibili superiori a quelli corrispondenti alla classe del prodotto quando non è possibile l’interazione tra il fascio laser e l’uomo, lo sviluppo di una norma che tratti e regolamenti la classificazione delle sorgenti laser mobili e una norma che contempli e regolamenti quelle applicazioni in cui è prevista l’esposizione intenzionale. Con riferimento alle zone d’ombra, alcuni utenti, in relazione a taluni passaggi della progettazione della sicurezza laser di una macchina, hanno segnalato difficoltà nell’implementazione di ciò che la norma indica. Oltre a precisare gli obiettivi finali e i requisiti di sicurezza, ad alcuni costruttori sarebbe gradito e utile un approccio maggiormente definito e schematico, con indicazione di strumenti operativi intermedi per il raggiungimento finale degli obiettivi di sicurezza. Relativamente al mercato italiano, in connessione con quanto precedentemente segnalato riguardo la disomogeneità dei livelli formativi in tema di sicurezza laser, attualmente il CT 76 è impegnato nello sviluppo di una norma che introduca due figure professionali e stabilisca con chiarezza compiti, attività specifiche e conoscenze di entrambe le figure.

Chi fa formazione sulla sicurezza laser, come si pone difronte a questa continua e crescente rincorsa all’uso di potenze laser sempre più elevate nel campo del taglio lamiera. Questa tendenza ha di fatto cambiato qualcosa sotto l’aspetto sicurezza?

Dante Milani. Come sappiamo la normativa tecnica sulla sicurezza laser prevede la classificazione dei prodotti laser. Per stabilire qualche riferimento, ricordiamo che per un CW (Continous wave) di 500 mW, ovvero per potenze largamente inferiori a quelle necessarie per i principali processi in ambito industriale, si è già in classe 4. ll significato della classe 4 è quello di segnalare che tutti i prodotti (fasci) laser appartenenti a tale classe sono pericolosi sia per l’esposizione diretta, le riflessioni speculari che per l’esposizione alla radiazione diffusa, con o senza strumenti ottici. Anche l’esposizione della pelle è pericolosa e, spesso, questi laser costituiscono un pericolo di incendio (innesco). Sopra il LEA (Limite Emissione Accessibile) della classe 3B, nell’esempio del CW i 500 mW, tutti i laser sono di classe 4 e tutti mantengono inalterata la descrizione appena indicata; non esistono classi superiori alla classe 4. In questo senso, dal punto di vista della normativa base nulla cambia al variare della potenza impiegata; per tutti i laser di classe 4 è necessario proteggere o meglio prevenire l’interazione con l’uomo. L’uso di potenze sempre più elevate ha comunque influenza sulla progettazione della macchina. Basta per esempio far riferimento alla problematica delle barriere e al loro corretto dimensionamento. Questa è sicuramente un’area dove è necessaria una più approfondita investigazione, un settore dove la ricerca potrebbe raggiungere nuove conoscenze e suggerire al mondo normativo e ai costruttori di macchine nuove e più adeguate soluzioni.

Più in generale, sotto il profilo sicurezza, le maggiori criticità nascono dalla tipologia di sorgente laser impiegata o dallo specifico processo applicativo? Sembra banale ma a mio giudizio non lo è!

Dante Milani. La risposta sintetica è che è una combinazione dei due elementi. La classificazione di un prodotto laser, l’analisi e la valutazione del rischio laser non può prescindere dalla conoscenza della lunghezza d’onda. Questo perché la lunghezza d’onda entra pesantemente in gioco nel processo di interazione della radiazione con la materia ovvero con i target umani, in primis gli occhi, secondo la pelle. I Valori Limite di Esposizione (Esposizioni Massime Permesse) dipendono fortemente dalla lunghezza d’onda. Tutte le radiazioni che arrivano alla retina, comprese nel range di lunghezze d’onda 400 nm – 1.400 nm, a parità di altre condizioni, sono decisamente più pericolose delle altre; ricordiamo brevemente che per la sicurezza laser l’organo elettivo da preservare è la retina. Tra le radiazioni focalizzabili sulla retina quelle che sono vicino allo spettro visibile (400 nm – 700 nm) e che il nostro occhio non vede costituiscono l’insieme di lunghezze d’onda a cui porre ancor più attenzione. Rammentiamo che negli infortuni intercorsi durante il lavoro con le sorgenti laser, la lunghezza d’onda più frequente è quella del Nd-YAG. Dunque, il tipo di sorgente in gioco conta. Ma è sicuramente necessario considerare anche la specifica applicazione. Basti pensare alla differenza tra un’applicazione dove il fascio laser è totalmente e fisicamente confinato e un’applicazione libera in aria. Per esempio, si pensi alle applicazioni della saldatura con manipolo che è probabile si diffonderanno sul mercato, in forte competizione con le saldature tradizionali MIG e TIG, meno performanti e meno facili da usare. Per queste sarà sicuramente necessaria un’attenta analisi e valutazione del rischio, nonché l’adozione di adeguati Dispositivi di Protezione Individuale.

Chiudiamo con la domandona dell’anno: quali sono i progetti futuri della SSL?

Dante Milani. Come avete sentito dalla presentazione di Barbara Previtali, la Scuola Sicurezza Laser è stata fondata con lo scopo di agire nei settori della diffusione e aggiornamento della sicurezza laser approfondita (didattica) e della ricerca, particolarmente quella legata alle questioni poste dagli stakeholders, in particolare i costruttori, desiderando anche contribuire allo sviluppo normativo di settore. Infatti, diversi protagonisti della Scuola Sicurezza Laser sono anche Membri del CT 76 del CEI. Venendo ai prossimi programmi, dal punto di vista didattico l’impegno sarà quello di garantire 1-2 edizioni dei corsi della Scuola rivolti agli operatori e ai futuri costruttori e integratori, di organizzare un evento nazionale in merito al necessario aggiornamento dei TSL attuali e di essere di supporto alle organizzazioni che richiedono un servizio in tale ambito. La Scuola è disponibile per corsi in lingua inglese e in tal senso sta valutando la possibilità di formulare una proposta formativa. Barbara Previtali. In accordo con lo scopo della Scuola anche la dimensione della ricerca verrà potenziata presto. Il progetto di cui parlo difatti prevede un dottorato di ricerca della durata di tre anni presso l’Università di Pavia, nel team di Dante Milani, e la collaborazione con il SITEC per la parte di validazione sperimentale. Il giovane ingegnere, che vincerà questa borsa di studio, in parte finanziata dai soci sostenitori e in parte autofinanziata dalla SSL, avrà l’opportunità di costruirsi un profilo di esperto di sicurezza laser, attraverso sia strumenti teorici sia sperimentali, elementi qualificanti dell’Università di Pavia e di Politecnico di Milano.