KR102325433B1 - Blade for wind power generation and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 실시예는 풍력 발전용 블레이드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 블레이드를 제작하기 위해 종래에 금속 재질의 대형 외측 금형을 많은 시간과 자원을 투입하여 제작하던 방식에서 3D 프린터를 이용하여 출력된 모듈화된 조립식 또는 일체형 내측 금형을 제작하므로 블레이드의 제조시간 및 비용을 획기적으로 단축시켜 대량 생산성 및 경제성을 크게 향상시킬 수 있고, 또한, 3D 프린터로 출력된 내측 금형을 블레이드와 일체화시켜 블레이드의 기구적 강성 및 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a blade for wind power generation and a method for manufacturing the same, and more particularly, a 3D printer in a manner in which a large external mold made of a metal material was manufactured by investing a lot of time and resources in order to produce the blade. By manufacturing a modularized prefabricated or integrated inner mold output using It is designed to improve the mechanical rigidity and durability of the blade.
주지하다시피 풍력 발전 설비용 로터 블레이드들은 설비의 운전 중에 높은 하중을 받는 부품들이며, 이런 부품들의 경우, 이미 상기 이유에서 우수한 구조 무결성이 중요하다. 이 경우, 수년 동안 확인된 점에 따르면, 특히 복수의 부품으로 조립되는 로터 블레이드들의 경우, 이음 위치들의 영역에서 증가된 정비 및 유지보수 비용을 요구할 수 있는 잠재적인 구조적 취약점들이 확인될 수 있다.As is well known, rotor blades for wind turbines are components that are subjected to high loads during operation of the installation, and for these components, good structural integrity is already important for the above reasons. In this case, according to what has been identified over the years, potential structural weaknesses can be identified that may require increased maintenance and maintenance costs in the area of joint locations, especially in the case of rotor blades assembled from a plurality of parts.
비록 이미 대체로 만족스러우면서도 신뢰성 있는 로터 블레이드들의 구조를 가능하게 하는 블레이드 형태들과 제조 방법들이 공지되었긴 하지만, 그럼에도 불구하고 풍력 발전 설비용 로터 블레이드들의 경우, 결함 위험을방지하기 위해 필요한 이음 위치들의 개수를 최소화해야 하는 필요성이 존재한다.Although blade shapes and manufacturing methods are already known which allow for a generally satisfactory and reliable construction of rotor blades, nevertheless, in the case of rotor blades for wind turbines, the number of joint positions required to avoid the risk of failure There is a need to minimize
여기서 공지된 접근법은 풍력 발전 설비용 로터 블레이드들의 일체형 제조이다. 이 경우, 하나의 내측 금형코어와 복수의 내측 금형 부품(mold part)이 제공되며, 내측 금형 부품들은 조립된 형태에서 제조할 로터 블레이드의 음각 이미지를 형성한다. 내측 금형 부품들과 내측 금형코어 사이에는 구조물을 위해 중요한 로터 블레이드의 재료로 충전되는 용적이 형성된다. 이 경우, 특히 바람직하게는 복합 재료들, 예컨대 유리 섬유 강화 플라스틱 또는 탄소 섬유 강화 플라스틱 재료들이 이용된다.The approach known here is the integral manufacturing of rotor blades for wind turbines. In this case, one inner mold core and a plurality of inner mold parts are provided, and the inner mold parts form an engraved image of the rotor blade to be manufactured in the assembled form. Between the inner mold parts and the inner mold core, a volume filled with the material of the rotor blade, which is important for the structure, is formed. In this case, particularly preferably composite materials are used, such as glass fiber reinforced plastics or carbon fiber reinforced plastics materials.
로터 블레이드의 외부 형태는 내측 금형 부품들 자체를 통해 사전 설정되는 반면, 내측 금형 코어는, 로터 블레이드의 내부 형태를 결정하고, 이와 동시에 내측 금형 부품들과 내측 금형 코어 사이의 용적 내에 층을 이루어 배치되는 재료들이 내측 금형 부품들을 통해 사전 설정된 외부 형태에 정확하게 밀착되게끔 하는 역할을 한다.The outer shape of the rotor blade is preset via the inner mold parts themselves, while the inner mold core determines the inner shape of the rotor blade, while at the same time being layered in the volume between the inner mold parts and the inner mold core. It serves to ensure that the materials to be formed precisely adhere to the pre-set outer shape through the inner mold parts.
기존 풍력발전용 블레이드를 제작하기 위해서는 도 1a 내지 도 1c 2개의 내측 금형 안쪽에 유리섬유, 카본섬유 그리고 레진 등을 이용하여 쉘(shell)구조물을 만들고 2개의 외측 금형을 결합하여 이음부를 다시 카본섬유 및 복합 소재를 이용하여 보강 및 완성하였다. 이와 같은 작업을 수행하기 위해서는 도 1d와 같이 많은 시설물이 필요하다.In order to manufacture the existing blade for wind power generation, a shell structure is made using glass fiber, carbon fiber, and resin inside the two inner molds of FIGS. and reinforced and completed using a composite material. In order to perform such an operation, many facilities are required as shown in FIG. 1D.
그러나 종래의 외측 금형 제작 방식은 하기의 단점을 갖고 있다.However, the conventional method of manufacturing the outer mold has the following disadvantages.
첫째, 외측 금형 제작에 오랜시간(약6~8개월)이 걸리므로 공정시간이 오래걸린다. First, it takes a long time (about 6-8 months) to make the outer mold, so the process takes a long time.
둘째, 대형금속 외측 금형 제작에 따른 고비용이 소모된다.Second, high cost is consumed due to the production of large metal outer molds.
셋째, 2개의 긴 외측 금형을 조립할 때 정교한 공차 관리가 필요하다.Third, precise tolerance management is required when assembling two long outer molds.
넷째, 2개의 블레이드를 이어 붙이므로 이음매가 발생하여 별도의 보강작업이 추가적으로 필요하다.Fourth, since the two blades are connected, a seam is generated and additional reinforcement work is required.
다섯째, 블레이드 형상을 변경시키는 경우에 외측 금형을 수정해야 하므로 비용이 많이 발생함은 물론 많은 시간이 소요된다.Fifth, in the case of changing the shape of the blade, it is necessary to modify the outer mold, which incurs a lot of cost and takes a lot of time.
여섯째, 블레이드와 블레이드 사이에 보강 웹(web)을 정확한 위치에 설치하기 위해서 보강 웹(Web)을 설치할 수 있는 정교한 장비(Shear Web Positioner)가 추가로 요구되므로 많은 비용이 발생한다.Sixth, in order to install the reinforcing web in an accurate position between the blade and the blade, a sophisticated equipment (Shear Web Positioner) capable of installing the reinforcing web is additionally required, resulting in high cost.
일곱째, 대형화 될수록 효율이 올라가는 블레이드 특성상 대형 블레이드(100m 이상급)를 만들기 위해서는 상기 첫번째부터 일곱째 항목에 대한 비용이 기하 급수적으로 늘어난다.Seventh, the cost for the first to seventh items increases exponentially in order to make a large blade (100 m or more) due to the nature of the blade, which increases efficiency as it becomes larger.
상기한 문제점을 해결하기 위해 종래에는 아래와 같은 선행기술문헌들이 개발되었으나, 여전히 상기한 종래 기술의 문제점을 일거에 해결하지 못하는 커다란 문제점이 발생 되었다.In order to solve the above problems, the following prior art documents have been developed in the prior art, but there is still a big problem in that the problems of the prior art cannot be solved at once.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 풍력발전용 블레이드가 내측 금형와 보강웹삽입홈 그리고 보강웹으로 간단하게 구성함을 제1목적으로 한 것이고, 상기한 기술적 구성에 의한 본 발명의 제2목적은 3D 프린터를 이용하여 내측 금형을 제작하므로 제조시간을 단축시켜 대량 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 것이고, 제3목적은 대량 생산에 따른 비용을 대폭 절감할 수 있도록 한 것이고, 제4목적은 내측 금형을 블레이드와 일체화시켜 블레이드의 기구적 강성 및 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 것이고, 제5목적은 3D 프린터하는 과정에서 보강웹을 함께 성형할 수 있도록 함은 물론 제6목적은 블레이드 제작 과정에서 내부에 수용성 PVA(Polyvinyl Alcohol) 필라멘트로 구비된 내측 금형을 제거하여 사용할 수 있도록 한 것이고, 제7목적은 종래와 같은 수작업에 의한 오류를 줄일 수 있도록 한 것이고, 제8목적은 이로 인해 블레이드 제품의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시켜 발전 효율울 높일 수 있도록 한 풍력 발전용 블레이드 및 그 제조방법을 제공한다.The present invention has been devised to solve the problems of the prior art as described above, and the first purpose is to simply configure the wind power blade with an inner mold, a reinforcing web insertion groove, and a reinforcing web, and the above technical configuration The second object of the present invention by using a 3D printer is to produce an inner mold by using a 3D printer, so that it is possible to improve mass productivity by shortening the manufacturing time, and the third object is to significantly reduce the cost of mass production. The fourth purpose is to improve the mechanical rigidity and durability of the blade by integrating the inner mold with the blade, and the fifth purpose is to mold the reinforcing web together in the process of 3D printing, as well as the sixth purpose. The purpose is to remove the inner mold provided with a water-soluble polyvinyl alcohol (PVA) filament inside during the blade manufacturing process and use it, and the seventh purpose is to reduce errors due to manual work as in the prior art, and the eighth purpose provides a blade for wind power generation and a method for manufacturing the same, which greatly improves the quality and reliability of blade products thereby increasing power generation efficiency.
이러한 목적 달성을 위하여 본 발명은 풍력 발전용 블레이드의 제조방법에 관한 것으로, 3D 프린터로 풍력발전용 블레이드의 외형 형태로 입체형상의 내측 금형을 제작하는 내측 금형제작단계; 상기 제작된 내측 금형에 적어도 하나 이상의 보강웹(web)을 설치하는 보강웹 설치단계; 및 상기 내측 금형의 외주면에 마감재를 적층한 후 외부표면처리를 거쳐 풍력발전용 블레이드를 성형하는 블레이드 성형단계;가 포함됨을 특징으로 하는 풍력 발전용 블레이드의 제조방법을 제공한다.In order to achieve this object, the present invention relates to a method of manufacturing a blade for wind power generation, comprising: an inner mold manufacturing step of manufacturing a three-dimensional inner mold in the external form of a blade for wind power generation with a 3D printer; a reinforcing web installation step of installing at least one reinforcing web on the manufactured inner mold; and a blade forming step of laminating a finishing material on the outer circumferential surface of the inner mold and then molding the blade for wind power generation through external surface treatment.
또한 본 발명은 풍력 발전용 블레이드의 제조방법으로 제조된 풍력 발전용 블레이드에 관한 것으로, 상기 풍력 발전용 블레이드의 내부에 입체형상의 내측 금형을 일체화시킨 것을 특징으로 하는 풍력 발전용 블레이드를 제공한다.The present invention also relates to a blade for wind power produced by a method for manufacturing a blade for wind power generation, and provides a blade for wind power generation, characterized in that a three-dimensional inner mold is integrated inside the blade for wind power generation.
상기에서 상세히 살펴본 바와 같이 본 발명은 풍력발전용 블레이드가 내측 금형와 보강웹삽입홈 그리고 보강웹으로 간단하게 구성되도록 한 것이다.As described in detail above, the present invention is such that the blade for wind power generation is simply composed of an inner mold, a reinforcing web insertion groove, and a reinforcing web.
상기한 기술적 구성에 의한 본 발명은 3D 프린터를 이용하여 내측 금형을 제작하므로 제조시간을 단축시켜 대량 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.The present invention according to the above-described technical configuration is intended to improve mass productivity by shortening the manufacturing time because the inner mold is manufactured using a 3D printer.
또한 본 발명은 대량 생산에 따른 비용을 대폭 절감할 수 있도록 한 것이다.In addition, the present invention is intended to significantly reduce the cost associated with mass production.
그리고 본 발명은 내측 금형을 블레이드와 일체화시켜 블레이드의 기구적 강성 및 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.And the present invention is to improve the mechanical rigidity and durability of the blade by integrating the inner mold with the blade.
특히 본 발명은 3D 프린터하는 과정에서 보강웹을 함께 성형할 수 있도록 함은 물론이다.In particular, the present invention makes it possible to mold the reinforcing web together in the process of 3D printing.
아울러 본 발명은 블레이드 제작 과정에서 내부에 수용성 PVA(Polyvinyl Alcohol) 필라멘트로 구비된 내측 금형을 제거하여 사용할 수 있도록 한 것이다.In addition, the present invention is to be used by removing the inner mold provided with a water-soluble polyvinyl alcohol (PVA) filament inside during the blade manufacturing process.
더하여 본 발명은 종래와 같은 수작업에 의한 오류를 줄일 수 있도록 한 것이다.In addition, the present invention is intended to reduce errors due to manual work as in the prior art.
본 발명은 상기한 효과로 인해 블레이드 제품의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시켜 발전 효율울 높일 수 있도록 한 매우 유용한 발명인 것이다.The present invention is a very useful invention that greatly improves the quality and reliability of blade products due to the above-described effect, thereby increasing the power generation efficiency.
이하에서는 이러한 효과 달성을 위한 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention for achieving these effects will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 의 (a)(b)(c)는 종래 풍력 발전용 블레이드 제조방법을 순차적으로 나
열한 사진.
도 2 는 본 발명에 적용된 풍력 발전용 블레이드의 제1실시예 사시도.
도 3 은 도 2 의 측단면도.
도 4 는 본 발명에 적용된 풍력 발전용 블레이드이 제2실시예 사시도.
도 5 는 도 4 의 측단면도.
도 6 은 본 발명에 적용된 풍력 발전용 블레이드의 정단면도.
도 7 은 본 발명에 적용된 풍력 발전용 블레이드 제조방법을 보인 흐름도.
도 8 은 본 발명에 적용된 보강웹 및 보강웹삽입홈의 다른 실시예 사시도.
도 9 는 본 발명에 적용된 풍력 발전용 블레이드의 다른 실시예 단면도.1 (a) (b) (c) sequentially shows a conventional method for manufacturing a blade for wind power generation.
eleven pictures.
Figure 2 is a perspective view of the first embodiment of the blade for wind power applied to the present invention.
Fig. 3 is a side cross-sectional view of Fig. 2;
Figure 4 is a perspective view of the second embodiment of the blade for wind power applied to the present invention.
Fig. 5 is a side cross-sectional view of Fig. 4;
Figure 6 is a front cross-sectional view of the blade for wind power applied to the present invention.
7 is a flowchart showing a method of manufacturing a blade for wind power generation applied to the present invention.
8 is a perspective view of another embodiment of the reinforcing web and the reinforcing web insertion groove applied to the present invention.
9 is a cross-sectional view of another embodiment of the blade for wind power applied to the present invention.
본 발명에 적용된 풍력 발전용 블레이드 및 그 제조방법은 도 2 내지 도 9 에 도시된 바와 같이 구성되는 것이다.The blade for wind power generation applied to the present invention and its manufacturing method are configured as shown in FIGS. 2 to 9 .
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related well-known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.And the terms to be described later are terms set in consideration of the function in the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the producer, so the definition should be made based on the content throughout this specification.
또한 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.In addition, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily indicated for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to the bars shown in the drawings.
먼저, 본 발명은 풍력 발전용 블레이드에 관한 것으로, 상기 풍력 발전용 블레이드(20)의 내부에 입체형상의 내측 금형(10)을 일체화시킨 것을 특징으로 하는 풍력 발전용 블레이드를 제공한다.First, the present invention relates to a blade for wind power generation, and provides a blade for wind power generation, characterized in that a three-dimensional inner mold (10) is integrated inside the blade (20) for wind power generation.
즉, 본 발명 풍력 발전용 블레이드는 내측 금형제작단계(S100), 보강웹 설치단계(S200) 및 블레이드 성형단계(S300)가 포함된다.That is, the present invention blade for wind power generation includes an inner mold manufacturing step (S100), a reinforcing web installation step (S200) and a blade forming step (S300).
이를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.This will be described in more detail as follows.
본 발명에 적용된 상기 내측 금형제작단계(S100)는 3D프린터로 성형소재를 분사하여 풍력발전용 블레이드의 외형 형태로 내측 금형(10)를 제작하는 단계로써, 3D프린터에 블레이드 형상의 내측 금형(10)을 3차원으로 모델링하고 이를 좌표 값으로 변환하고, 좌표를 이용하여 성형소재를 분사시켜 내측 금형을 제작한다.The inner mold manufacturing step (S100) applied to the present invention is a step of manufacturing the
이때, 3D프린터는 3차원으로 설계된 데이터를 기반으로 다양한 원료를 사출해 입체적인 형태의 물체를 만들어내는 것으로써, 재료를 깎거나 잘라 만들던 기존의 제품 생산 방식과 달리 3D 프린터는 얇은 층을 한층씩 쌓아 제작하기 때문에 적층가공기술(AdditiveManufacturing) 이라고도 일컬어진다. 3D 프린팅에 사용되는 소재는 플라스틱, 액체형태의 재료, 고무, 스테인리스, 스틸에 이르기까지 다양하며 여러 소재를 혼합하여 제작하는 것도 가능하다.At this time, 3D printer creates three-dimensional objects by injecting various raw materials based on three-dimensionally designed data. It is also referred to as additive manufacturing technology. The materials used for 3D printing are diverse, ranging from plastics, liquid materials, rubber, stainless steel, and steel, and it is also possible to mix and manufacture several materials.
상기 3D 프린팅 기술은 현재까지 제조업 분야에서 많이 활용되고 있다. 기존의 제조 방식과 달리 틀 없이 프로토타입을 만들 수 있고, 여러 번의 수정을 거친 후 다시 만들어 확인 할 수 있기 때문에 제조업 분야의 시제품 개발 단계나 최종 제품을 생산할 수 있다.The 3D printing technology has been widely used in the manufacturing field until now. Unlike the existing manufacturing method, prototypes can be made without a frame and can be re-created and verified after undergoing several revisions, enabling production of prototypes or final products in the manufacturing sector.
이러한 적층형 프린팅 방식 중 조형 재료를 적층시켜 조형하는 FDM(Fused Deposition Modeling)이 가장 널리 보급되어 사용되고 있는데, FDM 프린팅 방식은 필라멘트 형태로 되어있는 재료를 고온의 노즐로 녹여 얇은 형태로 출력한 후, 한 층씩 적층하여 원하는 형상을 조형해 나가는 방식이다.Among these additive-type printing methods, FDM (Fused Deposition Modeling), which forms by laminating molding materials, is the most widely used and widely used. It is a method of forming the desired shape by laminating layer by layer.
이와 같은 FDM 프린팅 방식은 스풀에 감겨져 있는 필라멘트를 피더를 통하여 연속으로 압출기로 공급하며, 압출기는 필라멘트를 녹여 노즐을 통해 분사되도록 하여 출력물을 적재하는 베드에 적층되도록 할 때, 노즐 또는 베드가 출력물의 인쇄위치를 조정함으로써, 그 이미지가 형상화되어 3차원 조형물이 형성된다.In this FDM printing method, the filament wound on the spool is continuously supplied to the extruder through the feeder, and the extruder melts the filament and sprays it through the nozzle so that it is laminated on the bed where the output is loaded. By adjusting the printing position, the image is shaped to form a three-dimensional object.
한편, 3D프린터의 기술구성은 이미 공지되어 널리 사용되고 있는 것으로 자세한 설명은 생략하도록 한다.On the other hand, the technical configuration of the 3D printer is already known and widely used, so a detailed description thereof will be omitted.
즉, 본 발명에 적용되는 내측 금형(10)을 3D프린터를 통해 성형소재를 분사하여 3차원 조형물로 형성시킴으로써, 기존에 내측 금형(10)을 제작하기 위한 2개로 분할된 내측 금형을 지지하기 위한 지지대와 지지대를 운반하기 위한 시설물이 필요함에 따라 비용이 많이 발생함은 물론 제작시간이 오래걸리는 문제점을 해소할 수 있다.That is, the
또한, 기존에 2개의 내측 금형을 이어 붙이므로 이음매가 발생하여 별도의 보강작업이 필요함에 따라 많은 비용이 발생하고 제작시간이 오래걸리는 문제점을 해소할 수 있다.In addition, since the existing two inner molds are connected, a seam is generated and a separate reinforcement work is required, which incurs a lot of cost and takes a long time to manufacture.
또한, 기존에 블레이드 형상을 변경시키는데 내측 금형을 수정하는 경우 많은 비용과 시간이 소요되는 문제점을 해소할 수 있다.In addition, it is possible to solve the problem of costly and time-consuming when modifying the inner mold to change the shape of the existing blade.
한편, 3D프린터를 통해 내측 금형(10)을 도 2와 같이 단일화 모듈 제작되거나 도 4와 같이 복수 개의 모듈로 분할 제작될 수 있다.Meanwhile, through a 3D printer, the
이때, 복수 개의 모듈로 분할 제작하는 경우에는 대형 사이즈의 풍력발전용 블레이드를 제작하는 경우이며, 복수 개의 모듈은 각각 접착재를 통해 접착시키거나 볼트체결 방식으로 결합시켜 하나의 모듈로 이루어진다.At this time, in the case of divided manufacturing into a plurality of modules, it is a case of manufacturing a large-sized blade for wind power generation, and the plurality of modules are each bonded through an adhesive material or combined by a bolt fastening method to form a single module.
또한, 내측 금형제작단계(S100)에서는 보강력을 제공하여 내구성을 향상시켜주는 보강웹(web)(30)을 삽입할 수 있도록 내측 금형(10)의 길이방향을 따라 상부에 보강웹삽입홈(11)을 형성시킨다.In addition, in the inner mold manufacturing step (S100), the reinforcing web insertion groove ( 11) is formed.
그리고 상기 보강웹 설치단계(S200)는 내측 금형(10) 내에 보강웹(30)을 설치시키는 단계로써, 내측 금형(10)에 형성된 보강웹삽입홈(11)에 보강웹(web)(30)을 삽입하고 보강웹삽입홈(11과 보강웹(web)(30)의 사이에 실링재를 도포하여 마감처리 할 수 있다.And the reinforcing web installation step (S200) is a step of installing the reinforcing
이러한 보강웹(web)(30)은 풍력발전용 블레이드(20)의 길이방향에 대한 휨이나 비틀림 등의 변형에 대한 보강성능 및 내구성을 향상시킨다.
한편, 상기 블레이드 성형단계(S300)는 내측 금형(10)의 외측에 블레이드를 성형시키는 단계로써, 상술한 내측 금형제작단계(S100)와 보강웹 설치단계(S200)를 거친 내측 금형(10)의 외측둘레에 유리섬유매트(26)를 적층시키고, 적층된 유리섬유매트(26)와 유리섬유매트(26)의 사이에는 스파캡(27)을 구비시키고, 유리섬유매트(26)에 수지를 주입하고 진공압착하여 경화시켜 풍력발전용 블레이드(20)를 성형시킨다.This reinforcing web (web) 30 improves the reinforcing performance and durability against deformation such as bending or torsion in the longitudinal direction of the
On the other hand, the blade forming step (S300) is a step of forming a blade on the outside of the
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이때, 유리섬유매트(21)는 절단 또는 초단 유리(chopped or milled glass), 절단 열가소성 섬유들(chopped thermoplastic fibres) 또는 탄소 섬유(carbon fibre) 등과 같은 유리섬유가 사용될 수 있다.In this case, the glass fiber mat 21 may be a glass fiber such as cut or ultra-short glass (chopped or milled glass), cut thermoplastic fibers (chopped thermoplastic fibers) or carbon fiber (carbon fiber).
한편 본 발명은 상기의 구성부를 적용함에 있어 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다.On the other hand, the present invention can be variously modified and can take various forms in applying the above-described components.
그리고 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.And it is to be understood that the present invention is not limited to the particular form indicated in the above detailed description, but rather, it is intended to cover all modifications and equivalents and substitutes falling within the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims. should be understood as
상기와 같이 구성된 본 발명 풍력 발전용 블레이드 및 그 제조방법의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.The effect of the present invention blade for wind power generation and its manufacturing method configured as described above will be described as follows.
우선, 본 발명은 3D 프린터를 이용하여 내측 금형을 제작하므로 제조시간을 단축시켜 대량 생산성을 향상시킴은 물론 비용을 절감할 수 있으며, 내측 금형을 블레이드와 일체화시켜 블레이드의 기구적 강성 및 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.First, since the present invention uses a 3D printer to manufacture the inner mold, it is possible to shorten the manufacturing time to improve mass productivity as well as reduce costs, and improve the mechanical rigidity and durability of the blade by integrating the inner mold with the blade that made it possible
이를 위해 본 발명에 적용된 도 2 는 본 발명에 적용된 풍력 발전용 블레이드(20)의 제1실시예 사시도로, 보강웹이 분리된 상태를 도시한 것이다.For this purpose, Fig. 2 applied to the present invention is a perspective view of a first embodiment of the
그리고 도 3 은 상기 도 2 의 측단면도로, 보강웹삽입홈에 보강웹이 삽입된 상태를 도시한 단면도이다.And Figure 3 is a side cross-sectional view of Figure 2, a cross-sectional view showing a state in which the reinforcing web is inserted into the reinforcing web insertion groove.
또한 도 4 는 본 발명에 적용된 풍력 발전용 블레이드이 제2실시예 사시도로, 복수개의 내측 금형 중 일부가 분리된 상태를 도시함과 아울러 보강웹이 분리된 상태를 도시한 것이다.In addition, Figure 4 is a perspective view of the second embodiment of the blade for wind power generation applied to the present invention, showing a state in which some of the plurality of inner molds are separated, and also shows a state in which the reinforcing web is separated.
그리고 도 5 는 상기 도 4 의 측단면도로, 보강웹삽입홈에 보강웹이 삽입된 상태를 도시한 단면도이다.And FIG. 5 is a side cross-sectional view of FIG. 4, showing a state in which the reinforcing web is inserted into the reinforcing web insertion groove.
또한 도 6 은 본 발명에 적용된 풍력 발전용 블레이드(20)의 정단면도를 보인 것이다.In addition, Figure 6 shows a front cross-sectional view of the
그리고 도 7 은 본 발명에 적용된 풍력 발전용 블레이드 제조방법을 보인 흐름도를 보인 것이다.And Figure 7 shows a flowchart showing a method of manufacturing a blade for wind power applied to the present invention.
한편, 도 8 은 본 발명에 적용된 보강웹 및 보강웹삽입홈의 다른 실시예 사시도를 나타낸 것이다.On the other hand, Figure 8 shows a perspective view of another embodiment of the reinforcing web and the reinforcing web insertion groove applied to the present invention.
또 한편, 도 9 는 본 발명에 적용된 풍력 발전용 블레이드의 다른 실시예 단면도를 나타낸 것이다.On the other hand, Figure 9 shows a cross-sectional view of another embodiment of the blade for wind power applied to the present invention.
이하에서 본 발명에 적용된 풍력 발전용 블레이드(20)의 제조방법에 관한 설명을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the description of the method of manufacturing the
본 발명은 앞뒤(X)와 좌우(Y) 및 상하(Z)로 움직이는 3D 프린터로 분말 성형소재를 분사하여 풍력발전용 블레이드의 외형 형태로 입체형상의 내측 금형(10)을 제작하는 내측 금형제작단계(S100)를 거친다.The present invention is an inner mold manufacturing step of producing a three-dimensional
이후 상기 제작된 내측 금형(10)에 적어도 하나 이상의 보강웹(web)을 설치하는 보강웹 설치단계(S200)를 거친다.Thereafter, a reinforcing web installation step (S200) of installing at least one reinforcing web on the manufactured
이어서 상기 내측 금형(10)의 외주면에 마감재(25)를 적층한 후 외부표면처리를 거쳐 풍력발전용 블레이드를 성형하는 블레이드 성형단계(S300)를 거쳐 풍력 발전용 블레이드를 제조하게 된다.Then, after laminating the finishing
이때 상기 마감재(25)는 복수개의 유리섬유매트(26)를 적층시키되, 적층된 유리섬유매트와 유리섬유매트의 사이에는 보강웹(30)을 지지해주는 스파캡(27)을 구비함이 바람직하다.At this time, the finishing
그리고 상기 적층된 유림섬유매트(26)에는 수지를 주입 후 진공 압착하고 이어서 경화시켜 풍력발전용 블레이드를 성형함이 바람직하다.And it is preferable that the resin is injected into the laminated
또한 상기 내측 금형(10)에는 내구성 향상을 위해 일정 간격으로 복수개의 리브돌기(15)를 형성하되, 상기 내측 금형 및 리브돌기에는 내측 금형 및 리브돌기의 형상에 맞게 유리섬유매트(26)와 스파캡(27)을 구비함이 바람직하다.In addition, a plurality of
본 발명에서는 상기 3D 프린팅 하는 과정에서 보강웹(web)을 내측 금형와 함께 일체로 성형할 수 있음은 물론이다.Of course, in the present invention, the reinforcing web can be integrally molded with the inner mold during the 3D printing process.
본 발명에 적용된 상기 내측 금형(10)은 단일화 모듈로 제작할 수 있음은 물론이다.Of course, the
또한 본 발명에 적용된 상기 내측 금형(10)은 복수 개의 모듈로 분할 제작되고, 각각의 모듈은 접착 또는 볼트체결 방식 또는 자재 접합 및 체결방식의 선택된 어느 하나의 방식에 의해 결합되어 하나의 모듈로 이루어질 수 있음은 물론이다.In addition, the
이때 상기 내측 금형(10)에는 복수개의 모듈로 분할된 내측 금형을 상호 끼워맞춰 조립할 수 있도록 단턱돌기(17)와 단턱홈(18)이 구비됨이 바람직하다.At this time, the
한편, 본 발명은 상기 보강웹 설치단계에서 내측 금형(10)의 길이방향의 가로 또는 세로로 보강웹삽입홈(11)을 형성하고, 상기 보강웹삽입홈에 미리 제작된 보강웹(web)(30)을 삽입시킬 수 있다.On the other hand, the present invention forms a reinforcing
이때 상기 보강웹삽입홈(11)은 굴곡진 웨이브 형상으로 이루어지고, 상기 보강웹삽입홈(11)에 끼워지는 보강웹(web)(30)도 보강웹삽입홈과 같은 형상으로 이루어져 풍력 발전용 블레이드의 강도 및 내구성을 향상시킬 수 있도록 함은 물론이다.At this time, the reinforcing
상기한 본 발명은 풍력 발전용 블레이드(20)는 풍력 발전용 블레이드(20)의 내부에 입체형상의 내측 금형(10)을 일체화시킴에 특징이 있다.The present invention described above is characterized in that the
이때 상기 내측 금형(10)의 내부에는 적어도 하나 이상의 보강웹(web)을 구비됨이 바람직하다.At this time, it is preferable that at least one or more reinforcing webs are provided inside the
특히 상기 내측 금형(10)는 내측 금형(10)과 풍력 발전용 블레이드(20)를 일체화 하고 싶지 않을 경우에 풍력 발전용 블레이드(20)의 제작 후 내부에 물을 넣어서 내측 금형을 녹여 없앨 수 있는 수용성 PVA(Polyvinyl Alcohol) 필라멘트로 이루어짐이 바람직하다.In particular, in the case where the
따라서 내측 금형(10)을 없애게 되면 마감재(25)로만 풍력 발전용 블레이드(20)가 이루어지게 되어 가볍고 견고한 풍력 발전용 블레이드를 얻을 수 있게 된다.Therefore, when the
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 본 발명에 따르면, 3D프린터를 이용하여 내측 금형을 제작함으로써, 기존에 풍력발전용 블레이드를 제작하기 위한 각종 대형 내측 금형 및 기타 대형설비가 필요 없음은 물론 2개로 분할된 내측 금형을 결합시켜 보강작업을 추가로 처리해야 하는 공정이 생략되기 때문에 비용을 절감할 수 있음은 물론 제조시간을 단축시킴과 동시에 대량 생산성을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, according to the present invention, by manufacturing an inner mold using a 3D printer, various large inner molds and other large equipment for manufacturing a blade for wind power generation are not required, as well as two. Since the process of additionally reinforcing work by combining the divided inner molds is omitted, it is possible to reduce costs as well as shorten manufacturing time and improve mass productivity at the same time.
또한, 내측 금형을 풍력발전용 블레이드와 일체화시킴으로써, 내구성과 지지력을 향상시켜줌은 물론 기존에 내측 금형로부터 풍력발전용 블레이드를 제거해야하는 공정이 생략되기 때문에 작업시간을 단축시키고 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.In addition, by integrating the inner mold with the blade for wind power generation, durability and support are improved, as well as the existing process of removing the blade for wind power from the inner mold is omitted, thereby shortening the working time and reducing costs There is this.
본 발명 풍력 발전용 블레이드 및 그 제조방법의 기술적 사상은 실제로 동일결과를 반복 실시 가능한 것으로, 특히 이와 같은 본원발명을 실시함으로써 기술발전을 촉진하여 산업발전에 이바지할 수 있어 보호할 가치가 충분히 있다.The technical idea of the present invention blade for wind power generation and its manufacturing method is that the same result can be repeatedly implemented, and in particular, by carrying out the present invention as described above, it is possible to promote technological development and contribute to industrial development, so it is worth protecting.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
S100 : 내측 금형제작단계
S200 : 보강웹 설치단계
S300 : 블레이드 성형단계
10 : 내측 금형
11 : 보강웹삽입홈
20 : 풍력발전용 블레이드
25 : 마감재
30 : 보강웹<Explanation of symbols for main parts of the drawing>
S100: inner mold manufacturing step
S200: Reinforcement web installation step
S300: blade forming step
10: inner mold
11: Reinforcement web insertion groove
20: blade for wind power generation
25 : finishing material
30: reinforcement web
Claims (6)
3D 프린터로 풍력발전용 블레이드의 외형 형태로 입체형상의 내측 금형(10)을 제작하는 내측 금형제작단계(S100);가 포함되되, 상기 내측 금형제작단계(S100)는 3D 프린터에 블레이드 형상의 내측 금형(10)을 3차원으로 모델링하고 이를 좌표 값으로 변환하고, 좌표를 이용하여 성형소재를 분사시켜 내측 금형을 제작하고, 보강력을 제공하여 내구성을 향상시켜주는 보강웹(web)(30)을 삽입할 수 있도록 내측 금형(10)의 길이방향을 따라 상부에 보강웹삽입홈(11)을 형성시키고,
상기 제작된 내측 금형(10)에 적어도 하나 이상의 보강웹(web)을 설치하는 보강웹 설치단계(S200);가 포함되되, 상기 보강웹 설치단계(S200)는 내측 금형(10)에 형성된 보강웹삽입홈(11)에 풍력발전용 블레이드(20)의 길이방향에 대한 휨이나 비틀림 등의 변형에 대한 보강성능 및 내구성을 향상시키는 보강웹(web)(30)을 삽입하고 보강웹삽입홈(11)과 보강웹(web)(30)의 사이에 실링재를 도포하여 마감처리 하고,
상기 내측 금형(10)의 외주면에 마감재(25)를 적층한 후 외부표면처리를 거쳐 풍력발전용 블레이드를 성형하는 블레이드 성형단계(S300);가 포함되되, 상기 마감재(25)는 복수개의 유리섬유매트(26)를 적층시키되, 적층된 유리섬유매트와 유리섬유매트의 사이에는 보강웹(30)을 지지해주는 스파캡(27)을 구비하고, 상기 적층된 유림섬유매트(26)에는 수지를 주입 후 진공 압착하고 이어서 경화시켜 풍력발전용 블레이드를 성형하고, 상기 내측 금형(10)에는 내구성 향상을 위해 일정 간격으로 복수개의 리브돌기(15)를 형성하되, 상기 내측 금형 및 리브돌기에는 내측 금형 및 리브돌기의 형상에 맞게 유리섬유매트(26)와 스파캡(27)을 구비하고,
상기 보강웹 설치단계에서 내측 금형(10)의 길이방향의 가로 또는 세로로 보강웹삽입홈(11)을 형성하고, 상기 보강웹삽입홈에 미리 제작된 보강웹(web)(30)을 삽입시키되, 상기 보강웹삽입홈(11)은 굴곡진 웨이브 형상으로 이루어지고, 상기 보강웹삽입홈(11)에 끼워지는 보강웹(web)(30)도 보강웹삽입홈과 같은 형상으로 이루어져 풍력 발전용 블레이드의 강도 및 내구성을 향상시킬 수 있도록 함을 특징으로 하는 풍력 발전용 블레이드의 제조방법.
It relates to a method of manufacturing the blade 20 for wind power generation,
The inner mold manufacturing step (S100) of manufacturing the inner mold 10 of a three-dimensional shape in the external form of the blade for wind power generation with a 3D printer; is included, the inner mold manufacturing step (S100) is a blade-shaped inner mold on the 3D printer (10) is modeled in three dimensions, converted into coordinate values, and the inner mold is manufactured by spraying the molding material using the coordinates, and a reinforcing web 30 that improves durability by providing reinforcing force A reinforcing web insertion groove 11 is formed in the upper part along the longitudinal direction of the inner mold 10 so that it can be inserted,
A reinforcing web installation step (S200) of installing at least one reinforcing web on the manufactured inner mold 10; the reinforcing web installation step (S200) is included, the reinforcing web formed on the inner mold 10 Insert the reinforcing web (30) to improve the reinforcing performance and durability against deformation such as bending or torsion in the longitudinal direction of the blade 20 for wind power generation in the insertion groove (11), and insert the reinforcing web insertion groove (11) ) and the reinforcing web (web) 30 by applying a sealing material to finish,
A blade forming step (S300) of laminating a finishing material 25 on the outer circumferential surface of the inner mold 10 and then forming a blade for wind power generation through external surface treatment (S300); The mat 26 is laminated, and a spa cap 27 for supporting the reinforcing web 30 is provided between the laminated glass fiber mat and the glass fiber mat, and a resin is injected into the laminated Yurim fiber mat 26 . After vacuum compression and then hardening to form a blade for wind power generation, a plurality of rib projections 15 are formed in the inner mold 10 at regular intervals to improve durability, but the inner mold and the rib projections include an inner mold and A glass fiber mat 26 and a spa cap 27 are provided according to the shape of the rib protrusion,
In the reinforcing web installation step, a reinforcing web insertion groove 11 is formed horizontally or vertically in the longitudinal direction of the inner mold 10, and a pre-fabricated reinforcing web 30 is inserted into the reinforcing web insertion groove. , The reinforcing web insertion groove 11 is formed in a curved wave shape, and the reinforcing web 30 fitted into the reinforcing web insertion groove 11 is also formed in the same shape as the reinforcing web insertion groove, so that the blade for wind power generation A method of manufacturing a blade for wind power generation, characterized in that it can improve the strength and durability of the blade.
상기 내측 금형(10)은 단일화 모듈로 제작되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전용 블레이드의 제조방법.
The method according to claim 1,
The inner mold 10 is a method of manufacturing a blade for wind power generation, characterized in that manufactured as a single module.
상기 내측 금형(10)은 복수 개의 모듈로 분할 제작되고, 각각의 모듈은 접착 또는 볼트체결 방식 또는 자재 접합 및 체결방식의 선택된 어느 하나의 방식에 의해 결합되어 하나의 모듈로 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력 발전용 블레이드의 제조방법.
The method according to claim 1,
The inner mold 10 is dividedly manufactured into a plurality of modules, and each module is combined by any one method selected from bonding or bolting method or material bonding and fastening method to form a single module. A method of manufacturing a blade for power generation.
상기 풍력 발전용 블레이드(20)의 내부에 입체형상의 내측 금형(10)을 일체화시키고, 상기 내측 금형(10)은 내측 금형(10)과 풍력 발전용 블레이드(20)를 일체화 하고 싶지 않을 경우에 풍력 발전용 블레이드(20)의 제작 후 내부에 물을 넣어서 내측 금형을 녹여 없앨 수 있는 수용성 PVA(Polyvinyl Alcohol) 필라멘트로 이루어짐을 특징으로 하는 풍력 발전용 블레이드.It relates to a blade for wind power produced by the method for manufacturing the blade for wind power of claim 1,
When the inner mold 10 of a three-dimensional shape is integrated inside the blade 20 for wind power generation, and the inner mold 10 does not want to integrate the inner mold 10 and the blade 20 for wind power generation, wind power A blade for wind power generation, characterized in that it is made of a water-soluble PVA (Polyvinyl Alcohol) filament that can be removed by melting the inner mold by putting water inside the blade 20 for power generation.
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|---|---|---|---|
| KR1020210068584A KR102325433B1 (en) | 2021-05-27 | 2021-05-27 | Blade for wind power generation and manufacturing method thereof |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102405868B1 (en) | 2021-11-25 | 2022-06-08 | (주)명성씨.엠.아이 | FRP Flange manufactured by Infusion and Method thereof |
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2021
- 2021-05-27 KR KR1020210068584A patent/KR102325433B1/en active IP Right Grant
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