在世界各地运输液化天然气(LNG)的巨型船舶——LNG运输船——有时可以在船体内运输相当于100个奥运会游泳池大小的过冷燃料。在一次典型的20天航行中，这些漂浮的燃料仓库本身就要燃烧数十万加仑的燃油和天然气。每年，这些巨型船只的引擎释放数百万吨氮氧化物(NOx)。
解决方案-由工程师开发约翰·辛克·汉姆沃斯燃烧公司这是科赫工业公司专注于污染预防技术的公司。利用增材制造(3D打印的技术术语)的独特特性，他们重新设计了发动机的燃料雾化器，这是一个小的金属组件，现在从根本上提高了液化天然气运输船推进系统的效率，并减少了氮氧化物的排放。保罗·纽曼(Paul Newman)是位于英国南部沿海城市普尔(Poole)的John Zink Hamworthy的总经理，他解释说，3D打印已经成为一项改变游戏规则的技术。“如果没有增材制造，我们就不可能取得现在的成就，”他说。
在世界各地运输液化天然气的大型船舶通常是双燃料操作。它们燃烧气体，以及柴油或重型燃料油。叫做船用燃烧器的设备将柴油或油注入炉子的炉子，从船的锅炉发出锅炉，产生旋转涡轮机的蒸汽以推动容器。
这是雾化器进入的地方 - 一个关键的设备，有助于降低作为流动液体注入高可燃燃料的潜在风险。在燃烧器内部深入，雾化器将高压蒸汽与油混合，将燃料粉碎成数千个小液滴。它像一个微型淋浴头一样，为燃烧器产生过热，高度可燃的雾，以喷洒到炉子里。“液滴随着空气中的氧气混合，一旦您提供点火源，”纽曼解释说。“燃料雾化器可能很小，围绕棒球的尺寸，但它在油轮推进中起着重要作用。
有效的雾化器有助于提高船舶推进系统的效率。但是精心设计的雾化器可以是减少这些船舶排放的必备工具。正如精细研磨的咖啡一样赋予更多味道，雾化燃料良好燃烧更有效。这意味着船舶可以运行瘦燃料混合物 - 其中柴油或油在相对大量的空气中燃烧 - 对推进性能没有显着影响。
Newman说，使用传统雾化器的船舶运行速度约为20-25％的燃料负荷。“随着添加剂制造设计，我们可以将下降到5％，”他补充道。瘦燃料混合物不仅适用于使用较少的船舶的柴油或油库存，还可以降低炉火的温度，从而降低NOx排放，减少船舶对空气质量的影响。
建筑雾化器的传统制造工艺涉及传统的铸造和钻孔工艺，但这并不允许可以更有效地粉碎燃料的复杂设计，这是提供必要的瘦燃烧混合物的关键。Newman解释说，常规铣削钢部件基本上是金属的块，需要在使用前钻孔，如钻孔。
增材制造则不同。这种组件是一层一层地从地面开始建造的，而不是一块一块地凿下来。这使得工程师可以设计出复杂的3D几何图形，这些图形在物理上是不可能被传统的减法制造技术复制的。
John Zink Hamworthy Combustion的Jason Harjo，Paul Newman和Bert Riojas谈话添加剂制造
增材制造可以提供微米级的完美设计，但大多数3D打印是用塑料完成的。雾化器需要用特殊淬硬的钢制造，这样才能经受住蒸汽和热油的严酷考验。John Zink Hamworthy的工程师们还需要确保雕刻精细的部件能够承受熔炉的高温和高压。这些添加材料在熔化成形后也需要同样的品质。
但是钢铁是如何被打印出来的呢?使用的技术桌面金属- 3D金属印刷公司科赫颠覆性技术已经投资。3D金属打印机加热绑定金属棒，其是通过蜡和聚合物粘合剂保持在一起的金属粉末，并通过层挤出金属层，在设计之后塑造部分。
“我们创造了一些包括各种奇怪的形状，奇怪的房间和你不能传统的东西，”纽曼说。几轮实验后，他们准备好了真实的东西。
John Zink Hamworthy团队的3d打印喷雾器设计是一个橡子形状，带有花瓣图案的翼型装饰。每个机翼上都有一个新月形的小洞。他们对小孔的形状进行了一系列的实验，尝试了圆形、方形、长方形和狭缝，最后确定了月牙形的小孔，月牙形的小孔能将油凝结成更细小的液滴。这种突破在传统铸造技术中是不可能实现的，因为在传统铸造技术中，工程师只能改变他们钻孔的圆孔的尺寸。“如果我们没有使用增材制造，我们就不能得到我们正在制作的形状，”Newman说。
但他们不能只是打“打印”。John Zink Hamworthy工程师将该部件经历了数千小时的严格测试。“这被解雇成目的地炉，全尺寸，右压，右燃烧器的正确流速，正确的流量，在正确的环境中，”纽曼解释说。“在你把它送到船上之前，你需要了解它。”
3d打印喷雾器不仅仅是工作;它在减排和能源效率方面取得了显著改善。传统的雾化器使燃烧器的燃料流量达到每小时120公斤左右。“有了这个，我们可以把时速降至30公斤，”纽曼说。如果改用这种喷雾器，一艘从卡塔尔到日本进行三周航程的装有三个燃烧器的液化天然气运输船将节省费用几个公民吨燃料油或柴油。经过几次航行，这意味着几百公斤从空气中减少氮氧化物的排放。
添加剂制造 - 3D金属印刷，在这种情况下 - 具有与传统技术的其他变革优势，为John Zink Hamworthy团队，客户和行业的传统技术。纽曼解释说，在未来，添加剂制造可能会侵蚀某些部件的物理供应链的概念。“如果客户在港口的机器，我们可以将它们发送文件，他们可以打印，”他说。
这是一个不断迭代，完善并摧毁当前商业模式和平台的过程,推动了Koch公司的文化，以及Koch中断技术的投资（KDT）。KDT的目标是通过加快颠覆性公司的价值和Koch的转型来找到创造互利的机会。但它不仅是货币投资 - KDT通过利用Koch全球的公司和合作伙伴网络，即使是新技术的客户，供应商和验证者，也可以通过利用Koch全球网络，帮助公司加速。这是桌面金属能够与John Zink Hamworthy扩展的创新，共同努力，恢复解决方案，以减少排放并找到更大的燃油效率。
纽曼说，没有人应该被组件的大小所愚弄。“实际价值不一定在实际的组件本身中，但在[数十年的工程中，在设计和建造它，”他解释道。这些年现在正在为客户和环境支付。纽曼得出结论，“这不是未来的事情。这是一个'现在'的东西。“
