Utveckling av UL-bilning för renovering av golv

Bakgrund

Användningen av ultraljudsteknik inom byggbranschen har hittills varit väldigt begränsad, därför beslutade en grupp byggföretag att utreda hur tekniken skulle kunna utnyttjas i praktiken. Detta ledde fram till projektet Användning av ultraljud i byggbranschen. Med detta projektet och det tidigare projektet Farväl till humlan som grund anser vi oss ha fått bevis för att ultraljudstekniken har stora användningsområden inom byggbranschen.

I rapporten Borttagning av ytskikt med ultraljud konstateras att det finns en stor potential i att använda ultraljud för borttagning av material.

 

Figur 1. Bortbilning av betongskikt.

Med borttagning av material menas i det här projektet bortbilning av golvavjämningsmassa. Detta område är i dag tidskrävande och mycket vibrationsframkallande. Det innebär dessutom höga ljudnivåer och medför stor dammexposition. I tidigare projekt har elementära försök utförts. Dessa har visat att det är mycket troligt att ultraljudstekniken kan ge både ergonomiska fördelar och skapa en mer produktionseffektiv verksamhet inom detta område.

Ultraljudets funktion

Ultraljud skapas genom att ett föremål sätt i svängning med över 20 000 svängningar per sekund. Det mänskliga örat klarar då ej av att uppfatta ljudet. Då spetsen på ett verktyg sätts i en så hög svängningstakt kommer bearbetningen med den att bli ljudlös. För att detta ska vara möjligt minskas slaglängden avsevärt. Genom att ultraljudsvibrationerna har så liten slaglängd kommer de alstrade vibrationerna att dämpas bort i gränssnittet mellan maskin och användare, därigenom minskas risken för vibrationsskador.

Ultraljudsutrustningen som avses att användas i detta projekt är uppbyggd av följande komponenter.

 

* Generator, se figur 2

 

* Piezo-elektrisk omvandlare

 

* Sonotrod, se figur 1

 

Sonotroden är det verktyg som man bearbetar ytan med (t.ex. en mejsel). Sonotroden fungerar som en stämgaffel vilken är avstämd mot en viss frekvens, sonotrodens egenfrekvens.

Figur 2. Generator för framställning av ultraljud.

Erfarenheter från tidigare projekt

De tidigare projekten har visat att användning av ultraljud för att bila bort ytskikt inte medför stomljud. De ljud som kan uppkomma är vissa övertoner. Men då frekvensen är väldigt hög ca 19 000 Hz går dessa enkelt att helt dämpa bort med hörselskydd. Den höga frekvensen innebär också att ljudet dämpas ut i luften oerhört snabbt vilket medför att metoden upplevs som helt ljudlös bara tio till femton meter från arbetsplatsen. 

I de flesta rotarbeten som utförs sker någon form av bilning av betong eller golvavjämningsmassa. Bilningen ger upphov till kraftiga stomljud, mycket buller och dammar ofta betänkligt. När det är frågan om rotarbeten är det vanligt att de kvarboende anser att detta är det mest störande delen av renoveringsarbetet.

Till detta användningsområde användes en tjockare form av sonotrod. Denna fästes i en ställning så att anläggningskraft kunde appliceras snett uppifrån, se figur 3. Det visade sig att denna metod fungerade ypperligt för att ta bort tunna golvavjämningsskikt. Metoden var betydligt snabbare än de traditionella som också testades parallellt. Dessutom dammade det betydligt mindre med ultraljudsmetoden än vad de övriga metoderna gjorde. Den anläggningskraft som utrustningen applicerade ( 170 N ) i kombination med en 45 mm bred sonotrod avverkade en kvadratmeter med fyra mm tjock golvavjämningsmassa på ca 10 min.

Figur 3. Borttagning av avjämningsmassa.

Vi anser det mycket intressant att vidare utveckla denna metod för kommersiellt bruk. Problem kan dock uppstå om avjämningsmasseskikten är tjockare än 6 mm. Då dämpas ultraljudet ut och avverkningshastigheten minskar då dramatiskt. Detta går antagligen att lösa med annan utformning av sonotroden.

Vad det gäller att använda metoden för att bila bort betong påminner det om att bila bort tjocka avjämningsmasseskikt. Det skapas hela tiden ett tunt skikt av betongdamm kring den aktiva delen av sonotroden. Dammet gör att ultraljudsvibrationerna dämpas ut. Metoden är därför inte konkurrenskraftig gentemot traditionell bilningsteknik.

De här områdena är typiska som representanter för områden där utvecklingen har stått stilla under en längre period. Detta har inneburit att arbetsmiljön inte har kunnat förbättrats. En ny och arbetsmiljövänligare teknik är därför högst angelägen. Som vi ser det är ultraljudstekniken en oerhört intressant teknik som ger möjlighet att komma till rätta med dessa problem.

Ett flertal undersökningar har undersökt huruvida ultraljud är skadligt för människan eller inte. Ingen av alla dessa studier har funnit något belägg för att människokroppen påverkas negativt av ultraljud. Dessa undersökningar är gjorda relativt kontinuerligt under de senaste 60 åren. Skaderiskerna av att arbeta i en miljö med ultraljud får därför anses vara ytterst ringa för att inte säga obefintliga.

Genomförande

Projektet går ut på att anpassa tekniken för bortbilning av avjämningsmassa med ultraljud.

Detta kommer att ske i flera led. Först kommer rätt sonotrod för arbetet att utvärderas med avseende på storlek och utförande. Detta för att avverkningsytan skall kunna mångfaldigas per tidsenhet. Slutprodukten blir en färdig, handhållen, kommersiellt användbar UL-bilmaskin för avlägsning av avjämningsmasseskikt. UL-bilmaskinen kommer att testas på av deltagande företag framtagna renoveringsobjekt.

Organisation

Projektet drivs som ett samarbetsprojekt mellan BELAB, NCC AB och DANEX AB.