在世界各地运输液化天然气(LNG)的巨型船只——LNG运输船——有时可以在船体内装载相当于100个奥运会大小游泳池的过冷燃料。在典型的20天航行中，这些漂浮的燃料仓库本身就会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出数百万吨的气体氮氧化物（nox）。
解决方案 - 由工程师开发John Zink Hamworthy燃烧这是一家专注于污染防治技术的科赫工业公司。利用增材制造(3D打印技术术语)的独特特性，他们重新设计了发动机的燃油雾化器，这是一种小型金属部件，目前正从根本上提高液化天然气运输船推进系统的效率，并降低其氮氧化物排放。保罗·纽曼是英国南部沿海城市普尔市约翰·津克·汉沃西公司的总经理，他解释说，3D打印已经成为一项改变游戏规则的技术。他说:“如果没有增材制造，我们不可能达到现在的水平。”
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。
这就是雾化器的作用所在——它是一种关键设备，有助于降低将高可燃性燃料作为流动液体喷射的潜在风险。在燃烧器的深处，雾化器将高压蒸汽与油混合，将燃料粉碎成成千上万的小液滴。它的工作原理就像一个小型的淋浴头，产生一个过热的、高度可燃的雾，让燃烧器喷到炉子里。“液滴与空气中的氧气混合，一旦你给它一个火源，就会产生火焰，”纽曼解释说。燃油雾化器可能很小，大约棒球大小，但它在加油机推进中起着很大的作用。
一个有效的雾化器有助于提高船舶推进系统的效率。但一个设计良好的雾化器可能是减少这些船只排放的重要工具。就像研磨得很细的咖啡能增加味道一样，雾化良好的燃料燃烧起来也更有效。这意味着船舶可以使用低燃料混合——即柴油或燃油在相对大量的空气中燃烧——而不会对推进性能产生重大影响。
Newman说，使用传统喷雾器的船只的燃料负载约为20-25%。“通过增材制造设计，我们可以将这一比例降至5%，”他补充道。低碳燃料不仅有利于减少船舶柴油或石油库存的使用，还能降低炉膛火焰的温度，降低氮氧化物排放，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。不是凿掉一块金属，而是一层一层地从头开始建造。这使得工程师能够设计出复杂的三维几何图形，这些图形在物理上是无法用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。
但是钢铁是如何印刷的呢?使用的技术桌面金属——一家3D金属打印公司Koch中断技术已经投资了。3D金属打印机将金属棒加热，金属棒是由蜡和聚合物粘合剂粘合在一起的金属粉末，然后一层一层地挤压金属，按照设计成形零件。
纽曼说:“我们创造了各种奇怪的形状，奇怪的房间，以及传统的东西。”经过几轮试验，他们准备制造真正的东西。
John Zink Hamworthy团队的3d打印雾化器设计是橡子形状的，饰以花瓣图案的翼型。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、正方形、长方形和狭缝，最后确定为月牙形，月牙形可以将油撇成更细的水滴。这种突破在传统铸造中是不可能的，因为工程师们只能改变他们所钻出的圆孔的大小。纽曼说:“如果我们没有使用增材制造技术，我们就无法得到我们正在制作的形状。”
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。
这是一个不断迭代、改进和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，没有人应该被元件的大小所愚弄。他解释道:“实际的价值并不一定在于实际的组件本身，而是在(几十年的)工程设计和制造过程中。”这些年来，无论是对消费者还是对环境，现在都得到了回报。纽曼总结道:“这不是未来才会发生的事情。这是一件‘当下’的事。”
