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新鮮空氣的需求
活性炭過(guò)濾器可以吸收空氣中我們所吸入的氣體、異味和污染物， 包括具有潛在危害、可能致癌的化學(xué)物質(zhì)等。室內(nèi)空氣通過(guò)活性炭過(guò)濾器過(guò)濾循環(huán)，并返回到周?chē)h(huán)境或者被排放到外部。通過(guò)環(huán)保局（EPA）認(rèn)證的這種空氣過(guò)濾方法，由于活性炭具有的出色吸附性能而成為優(yōu)選，并因此獲得了廣泛的應(yīng)用。RSE的產(chǎn)品在我們身邊到處可見(jiàn)，從機(jī)場(chǎng)到學(xué)校、再到辦公大樓、餐館、賭場(chǎng)、甚至是太平間和廢水處理中心。
由于空氣質(zhì)量日益成為影響公眾健康、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的重要問(wèn)題，RSE的產(chǎn)品也迎來(lái)了強(qiáng)勁而不斷增長(zhǎng)的需求。RES首席運(yùn)營(yíng)官Charles McCormick解釋道，公司通過(guò)緊密保持核心業(yè)務(wù)，并有效地緊跟當(dāng)前產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)而保持了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。2015年11月，他們通過(guò)購(gòu)買(mǎi)LVD Strippit (紐約阿克倫)公司生產(chǎn)的2kW光纖激光器Lynx FL而成功進(jìn)入了光纖激光切割領(lǐng)域。在對(duì)激光切割系統(tǒng)進(jìn)行了深入研究之后，McCormick選擇了光纖激光技術(shù)（圖1），淘汰了傳統(tǒng)的CO2 切割技術(shù)。
圖1：LVD Strippit公司的Lynx FL 2kW光纖激光機(jī)使得碳過(guò)濾器生產(chǎn)企業(yè)RSE可以將大多數(shù)部件生產(chǎn)速度提高60%。
平衡需求和預(yù)算
作為一個(gè)綜合性生產(chǎn)廠(chǎng)，RSE在其工廠(chǎng)生產(chǎn)活性炭空氣過(guò)濾器所需的所有部件（圖2）。用于罩住碳板的大型外殼和金屬板模塊要求進(jìn)行大量的直線(xiàn)切割。這些外殼是在一個(gè)轉(zhuǎn)塔沖床上通過(guò)使用12GA(2.70mm)厚的材料制成的，McCormick計(jì)劃使用激光系統(tǒng)來(lái)更高效地生產(chǎn)這些外殼。
面臨的挑戰(zhàn)是要找到合適的激光設(shè)備。作為一個(gè)小型家族企業(yè)，McCormick衡量了資金投資、設(shè)備維修、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本等多種因素。公司在新巴爾的摩的35,000平方英尺的工廠(chǎng)內(nèi)雇有45名員工。而設(shè)在附近密歇根州克拉克斯頓的第二個(gè)10,000平方英尺的工廠(chǎng)則專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)軍用空氣過(guò)濾產(chǎn)品。
圖2：RSE生產(chǎn)活性炭空氣過(guò)濾器用的所有部件，包括罩住碳板的大型外殼（a、b）和金屬板模塊（c、d）。
“當(dāng)激光器開(kāi)始為我們這種規(guī)模的企業(yè)所負(fù)擔(dān)得起時(shí)，我開(kāi)始考察和關(guān)注CO2 激光器，但它們的維修保養(yǎng)和設(shè)備本身價(jià)格都比較高，”McCormick說(shuō)到，“即便是壽命最長(zhǎng)的激光諧振器，也必須每隔6年更換或翻新一次，這意味著需要再多花4萬(wàn)至6萬(wàn)美元，激光器單位時(shí)間的運(yùn)行成本也更高。這個(gè)費(fèi)用太大了。”
經(jīng)過(guò)廣泛的調(diào)研后，他最終選擇了光纖激光切割技術(shù)。“當(dāng)我最終將目光落定在Lynx光纖激光器上時(shí)，我被它的成本優(yōu)勢(shì)震驚了，”他說(shuō)道。該激光系統(tǒng)在性能和價(jià)格之間達(dá)到了很好的平衡，將光纖激光器的所有優(yōu)點(diǎn)集中到市場(chǎng)上最有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力的光纖激光機(jī)上。
光纖激光器的速度及其低運(yùn)營(yíng)成本最終讓我們決定采用它。光纖激光器的電光轉(zhuǎn)化效率比CO2系統(tǒng)高出30%，因此運(yùn)營(yíng)成本也更低。光源生成過(guò)程中沒(méi)有活動(dòng)部件或反光鏡，減少了維護(hù)要求，進(jìn)一步降低了成本。據(jù)估計(jì)，光纖激光器系統(tǒng)的維修間隔時(shí)間比CO2系統(tǒng)長(zhǎng)50%，維護(hù)成本低50%。“光纖激光器的速度也比CO2激光器快很多，”McCormick說(shuō)道，“電力和輔助氣體的消耗率也相對(duì)較低，因此從多個(gè)方面來(lái)看，選擇光纖激光器比CO2激光器更有優(yōu)勢(shì)。”
另外，光纖激光器系統(tǒng)比較小巧，這也是一項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。RSE的主要生產(chǎn)基地的占地面積比較小，由于身處鎮(zhèn)區(qū)，發(fā)展也相對(duì)受到一定限制。
更快的直線(xiàn)切割
在直線(xiàn)切割方面，光纖激光器的加工速率要遠(yuǎn)高于公司的高速?zèng)_床。“我對(duì)光纖激光機(jī)和轉(zhuǎn)塔式?jīng)_床做了多次對(duì)比試驗(yàn)。雖然沖床的速度夠快，但光纖激光器在很多加工項(xiàng)目中的速度比它要快60%，”他說(shuō)道，“14GA的不銹鋼以前要加工10分鐘，現(xiàn)在只要4分鐘。”
更快的切割速度意味著公司能在更短的時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)出更多產(chǎn)品。“我們的客戶(hù)認(rèn)可我們，是因?yàn)槲覀兛梢栽O(shè)計(jì)加工他們所需要的任何產(chǎn)品，”McCormick說(shuō)道，“我們可以在3至4周內(nèi)交付一批新的產(chǎn)品。光纖激光器對(duì)此做出了大量貢獻(xiàn)。我們有設(shè)備滿(mǎn)足產(chǎn)能需求，并且在有需要時(shí)還可以增開(kāi)第二、第三班制。”
一體式的移動(dòng)工作臺(tái)系統(tǒng)也有助于提高光纖激光器設(shè)備的速度。操作工在裝載一個(gè)工作臺(tái)時(shí)，機(jī)器便在另一個(gè)工作臺(tái)負(fù)責(zé)切割。更換工作臺(tái)的總時(shí)間為35秒。一體化的西門(mén)子Siemens IU CNC控制和驅(qū)動(dòng)包確保RSE公司即便在高速加工條件下，也可以實(shí)現(xiàn)部件的高精密加工和重復(fù)生產(chǎn)。
比以往更具競(jìng)爭(zhēng)力
McCormick已經(jīng)將50%的部件加工轉(zhuǎn)移到光纖激光機(jī)上，并且還有更多產(chǎn)品加工會(huì)轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)。光纖激光器技術(shù)的簡(jiǎn)捷特性最大程度地減少了培訓(xùn)要求。McCormick本人也接受了激光器系統(tǒng)的操作培訓(xùn)。
RSE期望光纖激光器能在14-16個(gè)月內(nèi)收回成本。“這個(gè)回報(bào)時(shí)間是非常快的，” McCormick表示，“通常2.5-4.5年的回報(bào)期被認(rèn)為是合適的。”這種2kW的光纖激光器系統(tǒng)在實(shí)踐中被證明非常契合公司的加工需要、預(yù)算和運(yùn)營(yíng)理念。
McCormick解釋道，“作為一家小型家族企業(yè)，我們的利潤(rùn)率很低，管理費(fèi)用也很低。我們必須根據(jù)客戶(hù)的需求，靈活調(diào)整產(chǎn)品組合，并快速完成設(shè)計(jì)和產(chǎn)品交付。
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