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Vestas

Vestas는 풍력 에너지 분야의 세계적인 선도 업체입니다. 86개국에서 151 기가와트(GW) 이상의 풍력 터빈을 보유한 Vestas는 경쟁사보다 더 많은 풍력 발전소를 설치했습니다.

Vestas는 2022년에 세계에서 가장 지속 가능한 기업으로 선정(Corporate Knights’ Global 100 Ranking)되었습니다.

Vestas의 지속가능성 전략에는 2040년까지 폐기물이 없는 풍력 터빈을 생산하는 것이 포함되어 있습니다.

적층 제조는 Vestas가 2030년까지 지속 가능한 탄소 중립 목표를 달성하는 데 기여하고 있습니다.

고객

대체 에너지 기술에 대해서는 풍력 터빈이 가장 쉽게 눈에 띕니다. 로터 직경이 109-236m 정도이고 137-259m 정도의 높이에 우뚝 솟은 풍력 터빈은 주변을 지배하고 종종 수 킬로미터 밖에서도 볼 수 있습니다. 만약 여러분이 풍력 터빈을 본 적이 있다면, 그것은 Vestas에 의해 제조되었을 가능성이 높습니다.


Vestas는 제2차 세계대전 이후 덴마크에서 가족이 운영하는 소규모 제조업체로 시작되었습니다. 수년 동안 경트럭을 위한 유압장치를 제조하고 공급했습니다. 1970년대에 대체 에너지 솔루션을 개발하기 시작했으며 1979년에 첫 상업용 풍력 터빈을 완성했습니다. 1989년 이후 풍력 터빈 생산에만 전념한 Vestas는 전 세계에서 풍력 터빈을 설계, 제조, 설치 및 서비스하고 있습니다. 오늘날 Vestas는 세계에서 가장 큰 온오프쇼어 풍력 터빈 및 풍력 터빈 블레이드 제조업체입니다. 덴마크에 본사가 있으며, 여러 지역 사무소 및 전 세계 15개 이상의 제조 공장을 보유하고 있습니다.

도전 과제

풍력 터빈은 최대한 효율적으로 작동하기 위해 최소한의 다운타임으로 안정적으로 작동해야 하는 거대하고 값비싼 기계입니다. 따라서 제조 및 설치에 있어서는 오류가 발생해서는 안됩니다. Vestas는 제조 시설과 설치 현장에서 수 많은 검사 게이지에 의존합니다. 이러한 검사 도구는 전통적으로 상세한 제조 지침을 기반으로 전 세계 여러 공급업체로부터 조달했습니다. 완성된 부품은 여러 Vestas 현장으로 보내져 규정 준수 여부를 검사하고 승인되면 사용할 수 있습니다. 안타깝게도 현지 제조업체에서 공급한 최종 부품 중 일부는 100% 사양이 아니며 최종 검사를 통과하지 못했습니다. 이로 인해 최종 제품 배송 및 설치가 지연되었습니다.


부품이 전문적인 검사 과정을 거쳐 만들어졌을 때도 대부분 시간이 많이 걸리고 비용이 많이 드는 전통적인 가공 방법과 재료를 사용하여 제조되었습니다. 예를 들어, 상단 중앙(TC) 표시 도구를 예로 들 수 있습니다. Vestas가 터빈 블레이드의 루트 엔드의 피치를 맞추기 위해 표시하는 데 사용하는 도구는 일반적으로 생산하는 데 약 5주가 소요됩니다. 설상가상으로, 기계 가공 방식의 한계로 인해 Vestas 팀은 다양한 블레이드에 맞게 여러 버전의 TC 표시 도구를 주문해야 했습니다. 또는 낙뢰 피해를 줄이기 위해 설계된 낙뢰 팁 수용체를 생각해보세요. 이러한 수용체는 생산하는 데 최소 12주가 필요한 알루미늄을 이용하여 절삭 제조를 통해 만들어집니다.

Vestas는 중앙 집중식 엔지니어링 제어 모델을 유지하면서 제조를 최종 사용자의 손에 맡겨 민주화하고 있습니다.”
– Jeremy Haight, Principal Engineer, Additive Manufacturing & Advanced Concepts, Vestas

솔루션

Vestas 팀은 전반적인 제조 프로세스를 개선할 수 있는 대안적인 방법을 연구하기 시작했습니다. Markforged의 클라우드, AI 기반 Digital Forge 적층 제조 플랫폼을 사용하여 2021년에 직접 디지털 제조(DDM) 프로그램을 성공적으로 시작했습니다. 이 프로그램은 제조 프로세스가 외부 공급자에 의존하는 것을 방지하고 협업을 위한 지식 기반을 제공했습니다.


DDM 프로그램에는 이미 Markforged Eiger™ 클라우드 기반 디지털 저장소에 2,000개 이상의 Vestas 부품이 저장되어 있습니다. 이를 통해 Vestas의 모든 직원들은 적층 제조 전문 지식이 거의 없거나 전혀 없는 상태에서도 섬유 강화 복합재 부품(X7™)과 복합재 부품(Onyx One™)을 빠르게 검색하고 프린팅할 수 있습니다. Vestas의 적층 제조 & 고급 개념 수석 엔지니어인 Jeremy Hight에 따르면, "우리의 접근 방식은 엔드 투 엔드입니다. 우리는 물리적인 물품을 거의 실시간으로 다양한 장소에 제공합니다. 순간 이동에 가까운 속도로 부품을 공급할 수 있습니다." 이 저장소 덕분에 Vestas 팀은 글로벌 시설의 전문가 없이도 전 세계 어디서나 한 순간에 일관된 최신 사양의 부품을 얻을 수 있습니다. 이를 통해 배송 및 운임 비용과 제조 리드 타임이 크게 단축되었습니다.


앞서 언급한 TC 마킹 도구와 번개 팁 수용체는 DDM의 작동 방식을 보여주는 몇 가지 예를 보여줍니다. 이전에 생산하는 데 몇 주, 수천 달러가 걸렸던 TC 마킹 도구는 이제 단 며칠 만에 생산되고 있습니다. 그리고 내구성이 뛰어나고 가벼운 나일론 혼합 재료인 섬유 강화 Onyx를 사용하여 도구를 프린팅하기 때문에 금속 부품에 비해 무게가 85% 감소했습니다. 번개 팁 수용체의 경우, 현지 블레이드 제조 현장에서 필요한 시점에 3D 프린팅된 구리로 제작할 수 있을 것입니다. 일단 구현되면 이 수용체 1개를 만드는 데 이틀 정도 걸릴 것으로 Vestas는 예상하고 있습니다. 가장 중요한 것은 정확한 디지털 사양을 사용하여 주문형 및 사내에서 프린팅하기 때문에 Vestas 팀이 더 이상 부품들이 규정 준수 테스트에서 실패하는 것을 걱정할 필요가 없다는 것입니다. 또한 Markforged Blacksmith™를 사용하여 공정 내 검사, 분석 및 보고 기능을 이용하여 도구의 정확성을 확인할 수 있습니다.

Blacksmith 디지털 부품 검사는 TC 표시 도구의 프린팅 정확도를 확인합니다.
Markforged를 선택한 것은 DDM이라는 비전을 달성하는 데 필요한 엔드 투 엔드 솔루션을 가장 잘 제공하기 때문입니다.”
– Jeremy Haight, Principal Engineer, Additive Manufacturing & Advanced Concepts, Vestas
낙뢰 피해를 줄이기 위한 풍력 터빈 블레이드용 낙뢰 팁 수용체의 복합재 프로토타입

미래

Vestas는 DDM이 신제품 개발, 도구 및 최종 사용 부품 가용성을 위해 중요하다고 보고 있습니다. 2022년에 23개 제조 공장 모두에서 온디맨드 게이지 생산을 용이하게 하기 위해 블레이드를 넘어 검사 게이지 툴링을 위한 DDM을 출시할 예정입니다. Vestas는 또한 지역 현장 지원 및 기타 공급업체를 위한 유지 보수 및 운영(MRO)을 지원하기 위해 Digital Forge 플랫폼을 이용한 추가 생태계를 구축하고 예비 부품 재고를 관리하기 위해 Markforged 파트너인 Würth와 파트너십을 맺었습니다.


최초 구축이 완료되면 Vestas는 자사 사이트에서 보다 심층적인 엔드 투 엔드 프로세스를 구현하는 것으로 관심을 돌릴 것입니다. 권한이 있는 모든 Vestas 사이트의 직원들이 부품 코드를 스캔하거나 엔터프라이즈 자산 관리(EAM) 시스템 및 엔터프라이즈 자원 관리(ERP) 시스템에서 부품을 검색하여 해당 부품을 각 지역의 3D 프린터로 자동으로 전송할 수 있도록 할 예정입니다. Blacksmith 와 Eiger Fleet™를 사용하여 사용자, 프린터 및 부품 검사를 중앙 집중식으로 제어하여 고품질의 고성능 도구와 최종 사용 부품을 제작할 수 있습니다. Vestas가 적층 제조를 통해 제조를 사내로 도입할수록 제품은 시장에 더 빨리 제공될 것이며, 그 과정에서 더 많은 시간과 비용을 절약할 수 있을 것입니다.

Vestas 적층 제조 팀의 구성원들은 공구 및 최종 사용 부품의 품질과 성능을 보장하기 위한 노력에 앞장서고 있습니다.

Markforged 파트너

Würth

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