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Die Erfindung betrifft eine insbesondere zur Verwendung durch Rettungs- oder Einsatzkräfte bestimmte Vorrichtung als Rettungsgerät zum Trennen von Strukturen, beispielsweise von Fahrzeugkarosserien, wobei die Vorrichtung als ein handbetätigbares, mobil mitführbares Trenn- bzw. Schneidwerkzeug ausgeführt und mit einer Energieversorgung ausgestattet ist, wobei die Vorrichtung einen Laserbearbeitungskopf zur Fokussierung eines Laserstrahls auf die zu trennende Struktur aufweist.
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Eine derartige, als Rettungswerkzeug ausgeführte Vorrichtung erlaubt es, eingeschlossene Unfallopfer insbesondere aus durch Unfallwirkung stark deformierten Fahrzeugen zu retten. Mit derartigen, als Schneidgerät bzw. Rettungsschere ausgeführten, Vorrichtungen werden gezielt einzelne Bauteile, wie Holme, Träger und Ähnliches, schnell und sicher durchtrennt, wobei auch kombinierte Arbeitsgeräte als sogenannte Kombi-Spreizer bereits bekannt sind.
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Um Eingeschlossene aus durch Unfallwirkung eingeengten Räumen zu befreien und vor allem Unfallopfer beispielsweise aus stark deformierten Fahrzeugen oder Anlagen zu retten, ist es von vorrangiger Bedeutung, die in der Regel verletzten Unfallopfer möglichst schnell medizinischer Versorgung zuzuführen und so ggf. die Überlebenschance zu erhöhen.
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Vorrichtungen zum Verformen, zum Durchtrennen oder zum Zerschneiden von Strukturen jeglicher Art und Form sind prinzipiell bekannt und beispielsweise in Katastrophenfällen sowie im Sicherungs- und Rettungswesen für verschiedene Anwendungszwecke im Einsatz. Hydraulische Schneidgeräte sind für Rund-, Flach-, Vierkant- und sonstiges Profilmaterial, auch für schwierige Einsatzbedingungen und für beengte Platzverhältnisse, verfügbar. Der Trennprozess wird zunehmend schwieriger, was sich einerseits in der eingeschränkten Mobilität des Geräts und des Schneidwerkzeugs, andererseits aufgrund der Wirkung von Querkräften an der Schneide in deren erschwerter Handhabung darstellt. Dabei macht es erfahrungsgemäß auch keinen bemerkenswerten Unterschied, ob die bei diesen Schneidgeräten jeweils paarweise ausgebildeten und aufeinanderzubewegten, scherenartig angetriebenen Schneidmesser jeweils gerundete, flache oder hakenartig gebogene Schneidformen aufweisen.
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Der hydraulische Rettungssatz ist eine Zusammenstellung von hydraulischen Geräten mit Zubehör, welche durch Aggregate betrieben werden. Ein solches hydraulisches Rettungsgerät wird zur Rettung und Bergung von Menschen bei Unfällen auf der Straße oder der Schiene und bei sonstigen Unglücksfällen von Feuerwehren, dem Katastrophenschutz, dem THW und vergleichbaren Organisationen eingesetzt.
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Der hydraulische Rettungssatz entfaltet seine Wirkung durch einen doppelt wirksamen Hydraulikzylinder. Durch ein Ventil kann der Ölstrom durch die Hydraulikpumpe in zwei Richtungen erfolgen, sodass die Geräte sowohl Druck als auch Zug ausüben können. Ob sich die Schere bzw. der Spreizer öffnet oder schließt, sprich in welche Richtung das Öl gepumpt wird, wird durch eine Steuerung am hinteren Griffende geregelt, welche Stellteil genannt wird. Wird das Stellteil losgelassen, so verharrt das hydraulische Rettungsgerät in der momentanen Position. Somit ist ein unbeabsichtigtes Öffnen oder Schließen technisch ausgeschlossen.
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Mit hydraulischen Rettungsgeräten kann präzise, funkenfrei und nahezu lautlos gearbeitet werden, was vorteilhaft für eine patientengerechte Rettung ist, weil unnötiger Lärm sowie andere psychisch belastende Auswirkungen des Trennprozesses vermieden werden. Ebenso werden Verletzte durch das fast erschütterungsfreie Arbeiten, das die Geräte ermöglichen, geschont.
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Die
DE 39 42 812 A1 betrifft ein Rettungswerkzeug zum Retten von eingeschlossenen Unfallopfern, das an jeder gebräuchlichen Fahrzeugbatterie betrieben und aufgrund seiner kompakten Abmessungen auch im Kofferraum von privaten Kraftfahrzeugen mitgeführt werden kann.
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Die
DE 20 2004 011 263 U1 betrifft ein handgeführtes hydraulisches Rettungsgerät. Um einerseits eine möglichst hohe Arbeitsleistung der Geräte zu ermöglichen und andererseits die Handhabbarkeit des handgeführten Geräts durch ein möglichst geringes Gerätegewicht optimal zu gestalten, wird ein an sich bekannter Druckverstärker in das Rettungsgerät integriert. Durch die Integration des Druckverstärkers in das Arbeitsgerät kann die übrige hydraulische Infrastruktur unverändert bleiben.
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Die
DE 20 2004 012 247 U1 betrifft eine hydraulisch oder elektrisch zu betätigende Schneidvorrichtung als Rettungsschere. Um die Standzeit insbesondere auch gehärteter Schneiden zu optimieren, sind an mindestens einer der Schneidbacken mehrere zueinander beabstandete Ausnehmungen vorgesehen, die die Schneide der Schneidbacke unterbrechen. Dadurch werden einzelne Drähte eines zu durchtrennenden Drahtbündels oder Drahtseils zunächst nicht durchtrennt, jedoch gelangen bei der weiteren Schließbewegung der Schneidbacken jeweils nur einzelne Drähte in jeweils eine der Ausnehmungen der Schneidbacken, sodass in jeder Ausnehmung eine vergleichsweise geringe Anzahl angeordnet ist. Die einzelnen Drähte verbleiben in den Ausnehmungen und können so ohne große Krafteinwirkung beim weiteren Schließen der Schneidbacken durchtrennt werden.
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Die
DE 195 48 755 A1 betrifft ein Werkzeug zum Durchtrennen bzw. zum Zerschneiden von profilierten Baustählen, insbesondere in Form von Blech-Großprofilen, wie sie im Baugewerbe oder im Sicherungsbau in vielfältigen Anwendungsformen in Gebrauch sind. Das Schneidgerät hat einen Hydraulikantrieb für die Werkzeugschneidmesser, wobei der Arbeits- und Werkzeugkopf aus einer am Geräteteil fest angeordneten Grundplatte als Untermesser besteht, deren ihre Funktion ergänzendes Teil durch eine zu dieser beistellbaren bzw. schwenkbaren Klemmbacke als Obermesser gebildet wird. Beide Teile, die als Untermesser dienende Grundplatte und die als Obermesser dienende Klemmbacke, besitzen an ihren einander zugekehrten Innenflächen das sich jeweils ergänzende Profil bzw. die Querschnittsform des zu trennenden Stahlprofils.
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Aus der
DE 26 21 249 A1 ist ferner ein scherenartiges Rettungsgerät als Handwerkzeug ohne eigenen Antrieb bekannt, das im Wesentlichen aus einem Werkzeugkörper mit Handgriffen und zwei langgestreckten, hydraulisch betätigten Spreizarmen besteht.
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Dem einfachen Durchtrennen der Stahlstrukturen stehen die Bemühungen der Automobilindustrie entgegen, durch hochfeste Materialien den passiven Insassenschutz in modernen Kraftfahrzeugen zu verbessern und das Verletzungsrisiko bei Unfällen zu verringern. Beispielsweise setzen Hersteller zunehmend hochfeste Stähle ein. Deren Legierungen sollen die Karosserien verstärken, sodass für die Insassen bei einer Kollision oder bei einem Überschlag eine hochbelastbare Sicherheitszelle erhalten bleibt. Hierdurch ergeben sich Probleme für die Einsatzkräfte der Feuerwehr und der Rettungsdienste bei Unfällen, weil das herkömmliche Rettungsgerät zum Trennen solcher verstärkter Karosseriebereiche nur eingeschränkt einsetzbar ist. So sind zum Beispiel Dachsäulen moderner Pkw so stabil gearbeitet, dass Rettungsscheren mit einer max. Schneidkraft von über 1,25 MN im Einsatz sind. Diese starken Rettungsscheren sind wegen ihres hohen Eigengewichts nicht einfach zu handhaben und verzögern somit die vorgegebenen Rettungszeiten mitunter deutlich.
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Ebenso wird die Arbeit durch den Einbau zusätzlicher Airbags erschwert, da die pyrotechnischen Gasgeneratoren dieser Einrichtungen beim Durchtrennen explodieren und somit eine große Gefahr für Umstehende und arbeitende Rettungskräfte darstellen können.
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In der Folge gehen die Rettungskräfte vermehrt dazu über, Unfallopfer durch Auseinanderdrücken von Karosserieteilen zu retten, oder falls diese Maßnahme ebenfalls nicht zu dem gewünschten Erfolg führt, auch notfalls Trennschleifer einzusetzen.
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Ferner betrifft die
DE 198 17 629 A1 eine handführbare Vorrichtung zur Laserbearbeitung eines Werkstücks, insbesondere zum Laserschweißen, mit einer Fokussieroptik zum Fokussieren des Laserstrahls auf dem Werkstück und mit einer Zufuhreinrichtung für einen Zusatzwerkstoff. Die Vorrichtung hat dabei entweder eine eigene Strahlquelle oder ist mittels eines flexiblen Lichtwellenleiters mit einer stationären Laserstrahlquelle koppelbar.
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Ein gattungsgemäßes Rettungsgerät ist aus der
US 2011/0024403 A1 bekannt, welches mit einem auf einer Laserquelle basierenden Trenn- bzw. Schneidwerkzeug ausgestattet ist. Mit dem Rettungsgerät soll ein möglichst hoher Energieeintrag in die Struktur, beispielsweise in Türen oder Barrieren, eingebracht werden, um diese möglichst schnell zu trennen oder zu zerstören.
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Die
DE 196 15 633 C1 bezieht sich auf ein Verfahren zum handgeführten Bearbeiten von Werkstücken mittels Bestrahlung, insbesondere mittels Laserstrahlung, bei dem ein mit einer Bestrahlungsquelle strahlungszuleitend und abstandsveränderlich verbundener Strahlabgabekopf mit einem Abstandhalter auf das Werkstück aufgesetzt wird, und bei dem Gas auf die Bearbeitungsstelle geleitet wird, von der eine Gasableitung erfolgt. Dabei soll eine erhöhte Sicherheit gegen einen unbeabsichtigten Strahlungsaustritt in Verbindung mit einer Vermeidung einer Verschmutzung der Umwelt durch Verdampfungs- und Umsetzungsprodukte des bearbeiteten Werkstücks, beispielsweise durch eine Absaugeinrichtung, erreicht werden.
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Aus der
JP 09 057 482 A und der
DE 100 59 246 A1 sind darüber hinaus Strahlschutz- bzw. Aufsetzkontrolleinrichtungen bei der Lasermaterialbearbeitung bekannt.
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Der hier beschriebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Trennen von Strukturen, beispielsweise von Fahrzeugkarosserien, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart zu verbessern, dass die Dauer des Trennvorgangs unabhängig von der jeweiligen Zusammensetzung der in den Strukturen verwendeten Werkstoffe wesentlich verkürzt wird. Insbesondere soll eine universell einsetzbare und einfach handhabbare Vorrichtung zur Befreiung eingeschlossener oder eingeklemmter Personen zum mobil mitführbaren Einsatz bei Rettungs- und Einsatzkräften geschaffen werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Erfindungsgemäß hat also eine Vorrichtung eine flexibel, eine aufgeprägte Verformung einhaltende oder elastisch verformbare Führungsschiene, entlang welcher der Laserbearbeitungskopf beweglich ist, wobei die Führungsschiene mit zumindest einem Haltemittel, insbesondere einem Schnellverschluss, zur vorübergehenden Fixierung an der Struktur ausgestattet sein kann. Hierdurch wird einerseits die Führung des Laserbearbeitungskopfs wesentlich vereinfacht, indem nämlich durch die mit der Struktur verbundene Führungsschiene in einfacher Weise eine geeignete Winkelstellung sowie Positionierung des Laserbearbeitungskopfs gegenüber der Struktur eingestellt und während des Schneidvorgangs unabhängig von den äußeren Umständen zuverlässig eingehalten werden kann. Zugleich wird der Trennvorgang dabei nicht durch beengte Platzverhältnisse beeinträchtigt. Ferner kann der eigentliche Schneidprozess bei Verwendung einer Führungsschiene auch ferngesteuert erfolgen, sodass sich in dieser Phase keine Bedienperson in unmittelbarer Nähe aufhalten muss und so der Schutz der Rettungskräfte insbesondere bei tragenden Strukturen wesentlich erhöht werden kann. Der Schnellverschluss sichert dabei eine zuverlässige, unbewegliche Fixierung der Führungsschiene und kann durch Klemmen, Magnethalter, Bolzen, Einschlagbolzen, Nieten, Adhäsionsverbindungen oder Sauggreifer realisiert werden, sodass alternative Befestigungselemente bedarfsweise verwendet werden können. Dadurch, dass die Führungsschiene flexibel oder elastisch verformbar ausgeführt ist, kann diese im Einsatzzweck einfach an die Struktur angepasst werden, indem diese mit minimalem Abstand der Kontur der Struktur folgt. Hierzu ist die Schiene beispielsweise auch in Länge variierbar oder modular erweiterbar. Dadurch wird bei der Nutzung der Laserenergie zum Trennen der Strukturen eine schnelle und effiziente Rettung durch Befreiung eingeschlossener oder eingeklemmter Personen unabhängig von dem bei den Strukturen verwendeten Material ermöglicht. In besonders effizienter Weise trennt der Laser ebenso hochfeste Metallstrukturen, wie auch nicht-transparente Kunststoffe, beispielsweise auch Verbundmaterialien, wobei zugleich die Wärmeeinflusszone gering ist und somit unerwünschte Auswirkungen auf benachbarte Bereiche, insbesondere wärmeempfindliche Zonen, vermieden werden. Selbst in unmittelbarer Nähe zu einer Person ist daher der Einsatz des Lasers grundsätzlich möglich. Dabei kommt es zudem nicht auf eine genaue Fokussierung des Lasers oder eine bestimmte konstante Vorschubgeschwindigkeit an. Vielmehr erlaubt die zur Verfügung gestellte Laserleistung auch dann noch ein zuverlässiges Schneiden der Strukturen, wenn eine genaue Fokussierung nicht möglich ist, wenn also beispielsweise aufgrund stark deformierter Strukturen eine orthogonale Orientierung zur Strukturoberfläche nicht sichergestellt werden kann. Dabei ist der Laserbearbeitungskopf leicht handführbar, so dass eine exakte Strahlführung auch unter schwierigen Umständen, beispielsweise in einer Überkopfhaltung, realisierbar ist. Zudem entstehen im Vergleich zum Brennschneiden in einem wesentlich verringerten Umfang Funkenflug und Schmelzerückstände. Im Sinne der Erfindung sollen unter einem Laserstrahl auch andere elektromagnetische Strahlungen verstanden werden, deren Energie für das Trennen von Metallstrukturen ausreichend ist. Dabei kann der Patient durch Schutzmatten geschützt werden. Dabei kann die Führungsschiene derart flexibel verformbar sein, dass die aufgeprägte Verformung der Führungsschiene und die so angepasste Formgebung nur durch wesentliche Krafteinwirkung verändert werden können. Die Führungsschiene hat also eine ausreichend flexible Formstabilität, durch die gegebenenfalls auf zusätzliche Haltemittel verzichtet werden kann, wenn beispielsweise die Schiene eine Struktur umgreift. Dabei können einzelne Bestandteile der Führungsschiene auch für den einmaligen Gebrauch bestimmt und beispielsweise mit unlösbaren Fixiermitteln ausgestattet sein, die nach dem Gebrauch ersetzt werden.
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Dabei hat es sich bereits als besonders praxisgerecht erwiesen, wenn der Laserbearbeitungskopf mittels eines insbesondere für beide Hände einer Bedienperson vorgesehenen Handgriffs handführbar oder handbetätigbar ausgeführt ist, welcher zudem nach ergonomischen Erkenntnissen optimal geformt werden und zugleich auch eine Kontrolleinrichtung aufweisen kann, die einen Austritt der Laserstrahlung nicht freigibt oder unterbricht, wenn zumindest eine Hand nicht in der Sollposition auf dem Handgriff aufliegt.
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Besonders praxisnah im Sinne einer Fernsteuerung ist es auch, wenn die Vorrichtung mit einem Antrieb für den Laserbearbeitungskopf ausgestattet ist, welcher eine Antriebsleistung als Vorschubbewegung insbesondere reibschlüssig oder kraftschlüssig zwischen dem Laserbearbeitungskopf und der Führungsschiene überträgt. Hierdurch wird dem Laserbearbeitungskopf eine Vortriebsgeschwindigkeit beispielsweise durch einen als Traktor ausgeführten Antrieb mittels eines Reibrads oder eines Zahnrads aufgeprägt, die jedoch jederzeit von dem Bediener geändert bzw. durch eine manuelle, der Vorschubbewegung entgegenwirkende oder diese unterstützende Kraft variiert werden kann. Dabei wird die Antriebsbewegung zwischen dem Laserbearbeitungskopf und der Führungsschiene, gegebenenfalls auch unmittelbar auf die Struktur übertragen. Alternativ kann auch eine Antriebsvorrichtung in die Führungsschiene integriert sein, auf welche der Laserbearbeitungskopf aufgesetzt wird, um so die Antriebsbewegung zu übertragen.
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Bei einer anderen, ebenfalls besonders zweckmäßigen Abwandlung der vorliegenden Erfindung wird der Laserbearbeitungskopf mittels eines Lichtwellenleiters mit einer Strahlquelle der Vorrichtung verbunden, sodass dieser flexibel einsetzbar ist und zudem ein geringes Eigengewicht aufweist. Zudem können unterschiedliche Laserbearbeitungsköpfe bedarfsweise mit dem Lichtwellenleiter verbunden werden, um so unterschiedliche Strukturen optimal schneiden zu können. Selbstverständlich kann auch eine Verlängerung des Lichtwellenleiters vorgesehen werden.
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Außerdem kann gemäß einer weiteren bevorzugten Abwandlung der Erfindung die Vorrichtung eine Absaugeinrichtung für zugeführte Prozessgase oder beim Schneiden freigesetzte Gase aufweisen, um so einer unkontrollierten Emission eventuell schädigender Gase vorzubeugen. Die hierfür erforderliche Leitung kann mit dem Lichtwellenleiter zu einem Leitungsbündel zusammengefasst werden, um die Handhabung zu erleichtern.
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Bei einer anderen, ebenfalls besonders Erfolg versprechenden Abwandlung der vorliegenden Erfindung weist die Vorrichtung eine als Laserstrahlenschutz dienende Abschirmung auf, welche mit Haltemitteln an der Struktur festlegbar oder als Bestandteil der Führungsschiene ausgeführt sein kann. Alternativ kann die Abschirmung auch mit dem Laserbearbeitungskopf insbesondere einstellbar, dem Laserstrahlaustritt insbesondere diametral gegenüberliegend verbunden und gemeinsam mit diesem beweglich sein.
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Ferner erweist es sich als besonders zweckmäßig, wenn die Vorrichtung eine Aufsetzkontrolleinrichtung und/oder eine Fokuslagenregulierung aufweist, um so weitgehend ohne manuelle Eingriffe eine stets optimale Einwirkung des Laserstrahls auf die Struktur und zudem eine sichere Handhabung zu erreichen, welche bei einer Fehlbetätigung die Strahlzuführung selbsttätig unterbricht. Durch die Erfassung des Aufsetzens des Laserbearbeitungskopfs auf die Oberfläche der Struktur kann der Laserstrahl bei fehlendem Kontakt nicht ausgelöst werden. Insbesondere zur Anwendung bei stark verformten Oberflächen kann die Aufsetzkontrolle auch berührungslos ausgeführt sein. Zwei Auslösetaster führen dazu, dass der Bediener nicht in den Laserstrahl hineingreifen kann. Zudem kann eine Überwachung auftretender Streustrahlungen vorgesehen werden, die durch Reflexionen an der Struktur entstehen können.
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Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt jeweils in einer Prinzipdarstellung in
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1 den Einsatz einer erfindungsgemäßen Vorrichtung als Rettungswerkzeug bei einem deformierten Kraftfahrzeug;
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2 eine Führungsschiene für einen Laserbearbeitungskopf der Vorrichtung;
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3 den in 1 gezeigten Laserbearbeitungskopf in einer vergrößerten Ansicht;
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4 eine mit dem Laserbearbeitungskopf verbundene, eine zu trennende Struktur einschließende Abschirmung.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 wird nachstehend anhand der 1 bis 4 näher erläutert. Diese zur Verwendung durch Rettungs- oder Einsatzkräfte bestimmte Vorrichtung 1 ermöglicht das Trennen von Strukturen 2 mittels eines handbetätigbaren und handführbaren Laserbearbeitungskopfs 3, durch den ein nicht gezeigter Schneidstrahl auf die zu trennende Struktur 2 fokussiert wird und diese dadurch unabhängig von der Materialbeschaffenheit zuverlässig getrennt wird. Die Vorrichtung 1 umfasst den grundsätzlich manuell frei fährbaren Laserbearbeitungskopf 3, dem ein optional nutzbarer Antrieb 4 zugeordnet ist. Hierzu ist der Laserbearbeitungskopf 3 auf eine Führungsschiene 5 aufsetzbar, die ihrerseits mittels mehrerer Haltemittel 6 vorübergehend an der Struktur 2 festlegbar ist. Dabei dienen beispielsweise Klemm- oder Magnethalterungen der sicheren Fixierung. Die Führungsschiene 5 ist hochflexibel, um diese an alle denkbaren Oberflächengeometrien beliebig anpassen zu können. Der Laserbearbeitungskopf 3 der laserbasierten Rettungsvorrichtung ermöglicht dabei das schnelle und zuverlässige Trennen auch mehrlagiger Stahl-, nicht-transparenter Kunst- oder Verbundwerkstoffe. Für das Trennen mehrerer Lagen wird eine Fokuslagenregulierung 7 eingesetzt. Zusätzlich zu den ergänzenden Schutzeinrichtungen, wie insbesondere aufstellbaren Schutzwänden 8 oder Schutzmatten, wird der Laserbearbeitungskopf 3 mit entsprechenden weiteren Sicherheitseinrichtungen zum Schutz eingeschlossener Personen sowie der Rettungskräfte ausgestattet. Hierfür sind eine Aufsetzkontrolleinrichtung 9 sowie eine Zweihandbedienung vorgesehen. Ferner ergänzt eine Kollisionskontrolle den automatisierten schienengebundenen Betrieb. Optional können auch Neigungssensoren, Abstandskontrollen sowie thermische und optische Sensoren eingesetzt werden, um den ordnungsgemäßen Betrieb zu überwachen. Für eine flexible Handhabung der Vorrichtung ist eine kleine bzw. miniaturisierte Bauweise insbesondere des Laserbearbeitungskopfs 3 sinnvoll, der mit einer kompakten und auf einem Fahrzeug mobil mitführbaren Strahlquelle 10 mittels eines Lichtwellenleiters 11 verbunden ist. Eine optional wassergekühlte, als Strahlfalle ausgeführte Abschirmung 12 ist einem Laserstrahlaustritt gegenüberliegend an dem Laserbearbeitungskopf 3 angeordnet und mit diesem gemeinsam beweglich. Die prozesszugewandte Zone wird mit einer entsprechenden, am Laserbearbeitungskopf 3 adaptierten Schutzumhausung 13 abgeschirmt. Prozessabgewandt können Schutzvorkehrungen zur Abschirmung der Prozesszone und zum Abdecken von verletzten Personen sowie brennbaren Materialien, beispielsweise Matten aus widerstandsfähigen Materialien gegen die durch die Struktur rückseitig austretende Laserstrahlung, genutzt werden. Mittels einer Absaugeinrichtung 14 werden frei werdende Prozessemissionen aus der Prozesszone abgeführt.
