• 分類：應用項目
• 發佈時間：2024-01-29 13:32
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【概要描述】AEDG的一名學生Wian van Aswegen是一名有相當能力的業餘高爾夫球手，2020年末開始討論如何創建一款可定制的高爾夫推杆，該推杆可以添加製造，只需最少的後處理。。。其想法是，認真的高爾夫球手可以在基礎設計上指定他們自己想要的配置，以快速生產出符合他們口味和需求的高爾夫推杆。

 

推杆可以根據角度、品質、面部平衡、重量、材料、重心、聲音和美學進行配置，以解決高爾夫球手普遍關心的大多數問題。

 

因此，推杆的概念形狀設計始於2020年末，並一直持續到2021年——這就是WvA高爾夫推杆的故事。。。



上圖中的Wian與第一個原型在皇家阿爾弗雷德港高爾夫球場的果嶺上合影

概述

 

增材製造（AM）最近是一個非常熱門的話題，將研究機會與運動器材開發相結合是一項非常令人興奮的任務。很快，第一個想法就是看看高爾夫球手最常使用的高爾夫球杆——推杆。

 

傳統上，高爾夫推杆是從實心不銹鋼塊研磨成最終產品的，這一過程是完全自主的，可以滿足少數選定設計的大規模生產。AM的引入使推杆能夠以最小的材料浪費進行製作，並且可以同時列印各種配置。

 

每個人的身體機能、個人審美和感覺偏好各不相同。因此，理想情況下，高爾夫球手會選擇球杆配件，以確保他們擁有適合推杆擊球的推杆規格的最佳組合。這使得高爾夫球手能夠擁有在杆面、杆面角度、品質、重量分佈、形狀、尺寸和凹槽圖案方面特定於他們的推杆，以實現他們的最佳性能。

 

通過使用現代設計軟體平臺和金屬3D印表機，設計可以在幾天內進行調整和列印。Rapid3D的EOS M290印表機實現了高質量的3D列印，可以提供幾乎無限的設計選項，而且幾乎不需要後期處理。

 

主要目標群體是專業和認真的業餘高爾夫球手，因為他們會從AM推杆提供的完全定制中獲得更多好處。EOS印表機的功能提供了廣泛的金屬選擇。因此，設計可以由各種材料組成，以實現高爾夫球手所期望的重量和感覺。

 

由於高爾夫球手是挑剔的人，他們經常改變主意，加入可互換的重量可以在推杆構造完成後對重量分佈進行小的調整。在CustomWorks的幫助下，最初的金屬印刷推杆中的重量由鍛造碳複合材料製成，這提供了一種美觀的成品，在重量方面也很平衡。

 

初步設計概念

 

由於這是一個從一張白紙開始的專案，我們對其他流行的現代推杆進行了研究，以從中獲得一些靈感，並看看我們如何在上面進行自己的旋轉。

 

概念化階段於2020年8月開始，到9月，我們有一些設計可供選擇。最初的設計是以步進式重量為特色，可以改變和交換重量，以實現高爾夫球手的理想重量分佈。然而，這種設計在固定重物方面存在問題，因為它們有幾個方面違反了皇家和古代（R&a）高爾夫規則，這將使推杆不適合比賽使用。



在最終設計之前，設計理念正在磨練

 

後來，階梯式重量設計被換成了網格，因為網格可以在列印階段被調整以創建高爾夫球手的理想重量分佈。這種格子非常美觀，在高爾夫行業中使用不多。然而，它的實用性超過了審美吸引力。首先，格子的印刷是一個挑戰，但最重要的是，污垢和沙子會滯留在格子內，這對高爾夫球手來說很難清除和清潔。

 

初始原型

 

一旦我們對當時的設計感到滿意，我們就在2020年10月列印了一個塑膠原型。這使我們能夠以物理形式查看零件，並確定在純計算輸出中不一定明顯的問題區域。這個原型極大地增強了我們的信心，因為我們能夠識別出需要改變的幾個小問題，並立即採取行動。



底座的初始粗略列印，包括重量

最終基礎設計

 

由於目標人群是技術水準相當高的球員，他們對不平衡和錯位的認識遠比普通高爾夫球手更為磨練。人們通常會在高爾夫商店用自己的Golf Pro來安裝正確的推杆，安裝的首要任務是確定什麼長度、躺角和平衡對個人最有利。

 

推杆的平衡是一個術語，用於描述推杆杆頭的重心相對於杆身軸線的位置。三種不同類型的天平分別是：正面平衡、四分之一懸掛和腳趾懸掛

 

結合球杆擬合會話，高爾夫球手可以指定他們將需要的懸掛量，以與他們各自的擊球弧線和麵部旋轉相關聯。正確的懸掛將使高爾夫球手更一致地將推杆擺正，反過來，這將導致更多的推杆在預定的線上開始。這完全適用於推杆的設計。

 

重量從中心向推杆跟部和趾部的分佈將導致沿垂直軸的慣性矩（MoI）增加。MoI值越高，偏離中心的命中率就越高。

 

穩定性是一個術語，用於描述推杆在保持方形推杆杆面的同時，重複遵循預期擊球路徑的能力。通過附加製造的推杆設計，高爾夫球手可以選擇要求更高的穩定性和容錯性。這將通過對設計進行輕微調整來實現，通過將一些品質從推杆中心移開來增加MoI。然而，對於在擊球過程中有大量推杆旋轉的高爾夫球手來說，這是不可取的，因為MoI的增加會阻礙他們在擊球時將推杆面恢復到直角的能力。

 

WvA推杆由3個主要部件組成，即推杆底座、杆頸和配重。所有這些組件都能完全適應高爾夫球手的規格。



推杆杆頭的部件

推杆底座的初始列印

 

2020年12月初，我們收到了Rapid3D的第一個不銹鋼列印推杆底座和插鞘，EOS M290印表機可以生產的表面光潔度和細節再次讓我們大吃一驚。

 

這些幾乎不需要後期處理，幾天後，完全組裝好的推杆就可以進行測試了。

 



（l） 印刷底座和（r）推杆顯示出符合設計意圖的全面平衡



從Rapid3D收到的第一個金屬印刷品，包括一個鍛造的複合重量

 

鍛造複合配重

 

在重量方面，我們再次與傑弗裏斯灣CustomWorks的複合大師阿諾·塞弗特合作。

 

我們之前已經在鍛造複合材料輸出上進行了實驗（如蘭博基尼所推廣的），並取得了一些合理的成功，預計鍛造碳複合材料中的重量將達到推杆重量所需的美觀性、重量和可加工性。

 

為了製造碳複合材料砝碼，設計並印刷了模具，使含有碳纖維的樹脂在施加壓力的同時固化。

 

幾個小時後，一旦樹脂完全固化，就從模具中提取重量，並進行精加工，以形成光滑的表面，從而添加透明塗層，增加美觀性。

 

理想情況下，模具將由鋁製成，以確保更好的表面光潔度，並使零件更容易從模具中取出，但這是一個非常昂貴的選擇，因此創建了額外製造的模具，產量非常令人滿意。



（左上）印刷模具，（左下）精加工前提取的鍛造複合重量，（右）成品

 

對齊夾具

 

為了減少支撐材料，插鞘和推杆底座是分開列印的，因此插鞘與推杆底座相配合併用膠水固定。然而，在膠水固化時，很難手動準確判斷推杆的傾角。因此，設計和創建了一個對準夾具，以確保傾角始終一致，同時也使組裝更加容易。

 

軸對準夾具的當前設計與水平線的夾角為71°，因為它是一個很好的中間位置，因為角度通常在69°和72°之間。底座和臂或夾具是獨立的部件，因此三個或四個不同的臂可以互換以獲得預期的傾角。



插入推杆的斜角夾具，確保杆身和推杆杆頭的精確對準固化

 

比較推杆的3D掃描

 

為了在WvA推杆和其他常用的傳統製造的推杆之間進行準確的比較，我們聯繫了aNtSA，使用他們的Creaform MetraSCAN 3D掃描設備。這使我們能夠從物理對象創建一個可行的零件檔。



對比推杆的3D掃描是在eNtSA的幫助下使用其先進的MetraScan鐳射掃描器進行的

比較推杆分析

 

使用從3D掃描中獲取的STL檔，將雲數據轉換為網格，並進行微小修改，以創建每個推杆的實體3D CAD圖。然後使用這些零件圖進行各種模擬，以便將WvA推杆設計與其他現代傳統製造的推杆進行比較。



推杆頻率回應的比較分析

 

Scotty Cameron被選為測試的通用基準，WvA設計更輕15.67[g]。這種差異是一個相對較小的變化，每次對設計的調整都會產生品質的變化。單獨使用不同的材料可以產生185-656[g]的品質範圍。

 

傳統製造的推杆的杆面通常由製造商預先確定，因此產生了非常有限的範圍。然而，WvA設計允許用戶在0°和10°之間選擇他們喜歡的閣樓，因為這個範圍受高爾夫R&A規則的規定。

 

與其他推杆相比，WvA推杆具有更高的MoI，這有利於推杆的性能。然而，根據要求，可以改變WvA推杆的設計，以滿足廣泛的優選MoI值。

 

測試，測試。。。

 

Wian多年來一直在參加高爾夫比賽，並能夠利用他的高爾夫知識創造出一種推杆，以滿足大多數高爾夫球手已經習慣的一般感覺偏好和性能要求。

 

他還邀請了一些南非頂級業餘選手的高爾夫朋友來測試推杆，並提供急需的回饋。收到的回饋非常積極，因為高爾夫球手對WvA推杆的感覺令人滿意，表現也達到了他們對其他高端高爾夫推杆的期望。



最初完成的原型首次亮相於皇家阿爾弗雷德港高爾夫球場

 



ONYX重量

 

為了展示可用的選項範圍，我們使用我們內部的Markforge印表機列印了一些由ONYX製成的砝碼，並加入了一些圖案和符號，以展示各種美學。



ONYX砝碼上的各種美學裝飾

 

最終膩子

 

利用從測試階段收到的回饋，對第一個金屬印刷WvA推杆的設計進行了進一步的小調整。新的設計稍輕，並包括一個自定義的標誌。

 

2021年6月，Rapid3D的更新設計和最終印刷推杆很快就可以組裝完成。經過一點後期處理，最終的WvA推杆與之前的版本進行了測試。

 

與前一版本相比，新的WvA推杆具有更精細的重量分佈和麵部平衡，重量略輕更適合嚴肅的業餘愛好者和專業人士習慣的快速推杆果嶺。

 

新款WvA推杆還搭配了不同的ONYX可定制重量，完美貼合推杆底座，同時增加了美感。



最後完成的推杆裝有ONYX可拆卸配重

 

媒體

 

WvA高爾夫推杆引起了媒體的極大興趣，發表了幾篇媒體文章，甚至出現在Luister FM廣播電臺上。一些已發佈的媒體專案如下所示：



事件

 

高爾夫推杆作為論文和演示文稿在比勒陀利亞CSIR ICC舉行的2021 RAPDASA會議上亮相。AEDG團隊在整個活動期間都在EOS/Rapid3D展臺舉行，非常感謝Rapid3D的所有人。

 

除了展示高爾夫推杆外，團隊還為代表們設置了一個練習推杆果嶺，以嘗試他們的運氣，並將WvA推杆的感覺與其他典型的高端推杆進行比較。有很多好評，在那些試圖炫耀的人之間也有一些激烈的競爭！

 

維安還向出席會議第二天的代表們介紹了他的工作。



在CSIR國際商會舉行的2021年RAPDASA會議上的各種照片中，推杆引起了人們的極大興趣和競爭

 

貢獻者

 

必須向所有這些人表示衷心的感謝和讚賞，感謝他們為此做出的完全無私的貢獻，無論是資訊、建議、時間、人脈、服務，還是他們做出的任何貢獻，無論大小。

 

AEDG團隊（Clive Hands、Wian van Aswegen、Zaahid Imran、Jode Fourie、Daniel Trask、Muhammad Lookmanjee）

NMU（William Rall博士）

Rapid3D（David Bullock，Lynton Dent）

定制作品（Arno Seyfert）