3D打印喷嘴可降低油耗

今天的货船使用复杂而强大的发动机运行，这对海运业来说是一项战略挑战，多年来一直在寻求变得更加可持续。因此，该行业的参与者希望优化这些发动机的部件，例如通过减轻重量来减少燃料消耗。无论如何，这正是丹麦技术大学 (DTU) 的一位年轻研究人员所探索的：他想重新构想货船发动机喷嘴的形状，并确定用于增材制造是否具有优势。 

喷嘴是发动机的重要组成部分：它是一个喷嘴，可以将燃料喷射到发动机中。然后将其与空气混合以确保良好的燃烧。该喷嘴采用传统制造方法设计，因此会对燃料消耗产生重大影响，进而影响发动机的耐用性。如果这个喷嘴是 3D 打印的呢？我们知道增材制造的优势及其在设计方面提供的可能性，那么为什么不创造一个更加优化的喷嘴形状呢？ 

Thomas Dahmen 是 DTU 机械工程系的博士后研究员。他与制造柴油发动机的德国集团 MAN Energy Solutions 合作开展了这项研究工作，特别是为海运业。集团机械工程师 Peter Hagen 解释说：“在 MAN Energy Solutions，我们早就知道 3D 打印金属可以为我们设计船舶发动机的重要部件提供某些可能性，这在以前是不可能的。以前。因此，与 DTU 合作探索这一潜力是一个显而易见的选择。”

研究人员依赖于适用于增材制造的 QFD 矩阵（质量功能部署，质量功能部署）。乍一看，它是一种分析技术，可以从整体上评估 3D 打印的潜在附加值。因此，他将这个矩阵应用于注射喷嘴，并提出了一个关于如何设计 3D 打印喷嘴的模块化套件。 

增材制造确实在零件的设计中具有附加值。通过弯曲喷嘴，托马斯意识到燃料可以更好地流动，从而更好地燃烧。他还解释说，这种新设计将减少发动机的 NOx（氮氧化物）排放，但需要更广泛的测试来证明这一点。该部件还在哥本哈根的 MAN Energy Solutions 的一台发动机上进行了测试，结果非常具有说服力。

这位年轻的研究人员不仅对喷嘴的实际设计感兴趣，还研究了不同的 3D 打印工艺，以确定哪种最适合他的限制条件。因此，他比较了激光粉末床熔合和金属粉末结合。他总结道：“ 这部分分析强调了粘合剂喷射与流动相关喷嘴的复杂特性以及其他制造工艺无法实现的特殊高温材料的相关性。未来，我们可能希望看到更多使用粉末粘合工艺 3D 打印的喷嘴。

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