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John Zink Hamworthy燃烧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。
庞大的船只在世界各地移动液化天然气双燃料操作。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。
一个有效的雾化器有助于提高船舶推进系统的效率。但是，一个设计良好的雾化器可以成为减少这些船舶排放的重要工具。就像研磨得很细的咖啡更有味道，雾化得很好的燃料燃烧得更有效率。这意味着船舶可以使用低燃料混合燃料，即柴油或石油在相对大量的空气中燃烧，而不会对推进性能产生显著影响。
Newman说，使用传统喷雾器的船只大约运行20-25%的燃料负载。“通过增材制造设计，我们可以将这一比例降至5%，”他补充道。低燃料混合不仅有利于减少船舶的柴油或石油库存的使用，还可以降低炉焰温度，降低氮氧化物的排放，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
添加剂制造可以提供微米的设计，但大多数3D打印都是使用塑料完成的。雾化器需要由特殊硬化的钢制成，可以使蒸汽和热油的严谨性。John Zink Hamworthy工程师还需要确保精细雕刻的部件能够承受炉膛的灼热和高压炉。添加剂材料一旦融化成形状，需要相同的品质。
但是如何打印钢铁？使用技术从桌面金属-一家3D金属打印公司Koch中断技术已经投资。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印刷的雾化器不仅仅是工作;它对减排和能源效率进行了显着改善。常规雾化器允许燃烧器达到每小时约120千克的燃料的流速。“用这个，我们可以一小时到达30公斤，”纽曼说。在切换到这一雾化器时，一个带有三个燃烧器的LNG载体，其中从卡塔尔到日本进行了三周的航行几个公民吨燃料油或柴油。超过几个航行，转化为数百千克从空中节省的NOx排放量。
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。
这是迭代，改善和摧毁当前商业模式和平台的持续过程,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，任何人都不应该被组件的大小所愚弄。他解释说:“真正的价值并不一定在于部件本身，而是在于设计和制造过程中(几十年的)工程技术。”这些年来，无论是对消费者还是对环境，都有了回报。纽曼总结道:“这不是未来的事情。这是‘当下’的事情。”
