Wian van Aswegen高尔夫推杆设计的故事
发布时间：2024/01/29
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【概要描述】
AEDG的一名学生Wian van Aswegen是一名有相当能力的业余高尔夫球手，2020年末开始讨论如何创建一款可定制的高尔夫推杆，该推杆可以添加制造，只需最少的后处理其想法是，认真的高尔夫球手可以在基础设计上指定他们自己想要的配置，以快速生产出符合他们口味和需求的高尔夫推杆。
推杆可以根据角度、质量、面部平衡、重量、材料、重心、声音和美学进行配置，以解决高尔夫球手普遍关心的大多数问题。
因此，推杆的概念形状设计始于2020年末，并一直持续到2021年——这就是Wian van Aswegen高尔夫推杆的故事。。。
上图中的Wian与第一个原型在皇家阿尔弗雷德港高尔夫球场的果岭上合影
概述
增材制造（AM）最近是一个非常热门的话题，将研究机会与运动器材开发相结合是一项非常令人兴奋的任务。很快，第一个想法就是看看高尔夫球手最常使用的高尔夫球杆——推杆。
传统上，高尔夫推杆是从实心不锈钢块研磨成最终产品的，这一过程是完全自主的，可以满足少数选定设计的大规模生产。AM的引入使推杆能够以最小的材料浪费进行制作，并且可以同时打印各种配置。
每个人的身体机能、个人审美和感觉偏好各不相同。因此，理想情况下，高尔夫球手会选择球杆配件，以确保他们拥有适合推杆击球的推杆规格的最佳组合。这使得高尔夫球手能够拥有在杆面、杆面角度、质量、重量分布、形状、尺寸和凹槽图案方面特定于他们的推杆，以实现他们的最佳性能。
通过使用现代设计软件平台和金属3D打印机，设计可以在几天内进行调整和打印。Rapid3D的EOS M290打印机实现了高质量的3D打印，可以提供几乎无限的设计选项，而且几乎不需要后期处理。
主要目标群体是专业和认真的业余高尔夫球手，因为他们会从AM推杆提供的完全定制中获得更多好处。EOS打印机的功能提供了广泛的金属选择。因此，设计可以由各种材料组成，以实现高尔夫球手所期望的重量和感觉。
由于高尔夫球手是挑剔的人，他们经常改变主意，加入可互换的重量可以在推杆构造完成后对重量分布进行小的调整。在CustomWorks的帮助下，最初的金属印刷推杆中的重量由锻造碳复合材料制成，这提供了一种美观的成品，在重量方面也很平衡。
初步设计概念
由于这是一个从一张白纸开始的项目，我们对其他流行的现代推杆进行了研究，以从中获得一些灵感，并看看我们如何在上面进行自己的旋转。
概念化阶段于2020年8月开始，到9月，我们有一些设计可供选择。最初的设计是以步进式重量为特色，可以改变和交换重量，以实现高尔夫球手的理想重量分布。然而，这种设计在固定重物方面存在问题，因为它们有几个方面违反了皇家和古代（R&a）高尔夫规则，这将使推杆不适合比赛使用。
在最终设计之前，设计理念正在磨练
后来，阶梯式重量设计被换成了网格，因为网格可以在打印阶段被调整以创建高尔夫球手的理想重量分布。这种格子非常美观，在高尔夫行业中使用不多。然而，它的实用性超过了审美吸引力。首先，格子的印刷是一个挑战，但最重要的是，污垢和沙子会滞留在格子内，这对高尔夫球手来说很难清除和清洁。
初始原型
一旦我们对当时的设计感到满意，我们就在2020年10月打印了一个塑料原型。这使我们能够以物理形式查看零件，并确定在纯计算输出中不一定明显的问题区域。这个原型极大地增强了我们的信心，因为我们能够识别出需要改变的几个小问题，并立即采取行动。
底座的初始粗略打印，包括重量
最终基础设计
由于目标人群是技术水平相当高的球员，他们对不平衡和错位的认识远比普通高尔夫球手更为磨练。人们通常会在高尔夫商店用自己的Golf Pro来安装正确的推杆，安装的首要任务是确定什么长度、躺角和平衡对个人最有利。
推杆的平衡是一个术语，用于描述推杆杆头的重心相对于杆身轴线的位置。三种不同类型的天平分别是：正面平衡、四分之一悬挂和脚趾悬挂
结合球杆拟合会话，高尔夫球手可以指定他们将需要的悬挂量，以与他们各自的击球弧线和面部旋转相关联。正确的悬挂将使高尔夫球手更一致地将推杆摆正，反过来，这将导致更多的推杆在预定的线上开始。这完全适用于推杆的设计。
重量从中心向推杆跟部和趾部的分布将导致沿垂直轴的惯性矩（MoI）增加。MoI值越高，偏离中心的命中率就越高。
稳定性是一个术语，用于描述推杆在保持方形推杆杆面的同时，重复遵循预期击球路径的能力。通过附加制造的推杆设计，高尔夫球手可以选择要求更高的稳定性和容错性。这将通过对设计进行轻微调整来实现，通过将一些质量从推杆中心移开来增加MoI。然而，对于在击球过程中有大量推杆旋转的高尔夫球手来说，这是不可取的，因为MoI的增加会阻碍他们在击球时将推杆面恢复到直角的能力。
WvA推杆由3个主要部件组成，即推杆底座、杆颈和配重。所有这些组件都能完全适应高尔夫球手的规格。
推杆杆头的部件
推杆底座的初始打印
2020年12月初，我们收到了Rapid3D的第一个不锈钢打印推杆底座和插鞘，EOS M290打印机可以生产的表面光洁度和细节再次让我们大吃一惊。
这些几乎不需要后期处理，几天后，完全组装好的推杆就可以进行测试了。
（l） 打印底座和（r）推杆显示出符合设计意图的全面平衡
从Rapid3D收到的第一个金属印刷品，包括一个锻造的复合重量
锻造复合配重
在重量方面，我们再次与杰弗里斯湾CustomWorks的复合大师阿诺·塞弗特合作。
我们之前已经在锻造复合材料输出上进行了实验（如兰博基尼所推广的），并取得了一些合理的成功，预计锻造碳复合材料中的重量将达到推杆重量所需的美观性、重量和可加工性。
为了制造碳复合材料砝码，设计并印刷了模具，使含有碳纤维的树脂在施加压力的同时固化。
几个小时后，一旦树脂完全固化，就从模具中提取重量，并进行精加工，以形成光滑的表面，从而添加透明涂层，增加美观性。
理想情况下，模具将由铝制成，以确保更好的表面光洁度，并使零件更容易从模具中取出，但这是一个非常昂贵的选择，因此创建了额外制造的模具，产量非常令人满意。
（左上）打印模具，（左下）精加工前提取的锻造复合重量，（右）成品
对齐夹具
为了减少支撑材料，插鞘和推杆底座是分开打印的，因此插鞘与推杆底座相配合并用胶水固定。然而，在胶水固化时，很难手动准确判断推杆的倾角。因此，设计和创建了一个对准夹具，以确保倾角始终一致，同时也使组装更加容易。
轴对准夹具的当前设计与水平线的夹角为71°，因为它是一个很好的中间位置，因为角度通常在69°和72°之间。底座和臂或夹具是独立的部件，因此三个或四个不同的臂可以互换以获得预期的倾角。
插入推杆的斜角夹具，确保杆身和推杆杆头的精确对准固化
比较推杆的3D扫描
为了在WvA推杆和其他常用的传统制造的推杆之间进行准确的比较，我们联系了aNtSA，使用他们的Creaform MetraSCAN 3D扫描设备。这使我们能够从物理对象创建一个可行的零件文件。
对比推杆的3D扫描是在eNtSA的帮助下使用其先进的MetraScan激光扫描仪进行的
比较推杆分析
使用从3D扫描中获取的STL文件，将云数据转换为网格，并进行微小修改，以创建每个推杆的实体3D CAD图。然后使用这些零件图进行各种模拟，以便将WvA推杆设计与其他现代传统制造的推杆进行比较。
推杆频率响应的比较分析
Scotty Cameron被选为测试的通用基准，WvA设计更轻15.67[g]。这种差异是一个相对较小的变化，每次对设计的调整都会产生质量的变化。单独使用不同的材料可以产生185-656[g]的质量范围。
传统制造的推杆的杆面通常由制造商预先确定，因此产生了非常有限的范围。然而，WvA设计允许用户在0°和10°之间选择他们喜欢的阁楼，因为这个范围受高尔夫R&A规则的规定。
与其他推杆相比，WvA推杆具有更高的MoI，这有利于推杆的性能。然而，根据要求，可以改变WvA推杆的设计，以满足广泛的优选MoI值。
测试，测试。。。
Wian多年来一直在参加高尔夫比赛，并能够利用他的高尔夫知识创造出一种推杆，以满足大多数高尔夫球手已经习惯的一般感觉偏好和性能要求。
他还邀请了一些南非顶级业余选手的高尔夫朋友来测试推杆，并提供急需的反馈。收到的反馈非常积极，因为高尔夫球手对WvA推杆的感觉令人满意，表现也达到了他们对其他高端高尔夫推杆的期望。
最初完成的原型首次亮相于皇家阿尔弗雷德港高尔夫球场
ONYX重量
为了展示可用的选项范围，我们使用我们内部的Markforge打印机打印了一些由ONYX制成的砝码，并加入了一些图案和符号，以展示各种美学。
ONYX砝码上的各种美学装饰
最终腻子
利用从测试阶段收到的反馈，对第一个金属印刷WvA推杆的设计进行了进一步的小调整。新的设计稍轻，并包括一个自定义的标志。
2021年6月，Rapid3D的更新设计和最终印刷推杆很快就可以组装完成。经过一点后期处理，最终的WvA推杆与之前的版本进行了测试。
与前一版本相比，新的WvA推杆具有更精细的重量分布和面部平衡，重量略轻更适合严肃的业余爱好者和专业人士习惯的快速推杆果岭。
新款WvA推杆还搭配了不同的ONYX可定制重量，完美贴合推杆底座，同时增加了美感。
最后完成的推杆装有ONYX可拆卸配重
媒体
WvA高尔夫推杆引起了媒体的极大兴趣，发表了几篇媒体文章，甚至出现在Luister FM广播电台上。一些已发布的媒体项目如下所示：
事件
高尔夫推杆作为论文和演示文稿在比勒陀利亚CSIR ICC举行的2021 RAPDASA会议上亮相。AEDG团队在整个活动期间都在EOS/Rapid3D展台举行，非常感谢Rapid3D的所有人。
除了展示高尔夫推杆外，团队还为代表们设置了一个练习推杆果岭，以尝试他们的运气，并将WvA推杆的感觉与其他典型的高端推杆进行比较。有很多好评，在那些试图炫耀的人之间也有一些激烈的竞争！
维安还向出席会议第二天的代表们介绍了他的工作。
在CSIR国际商会举行的2021年RAPDASA会议上的各种照片中，推杆引起了人们的极大兴趣和竞争
贡献者
必须向所有这些人表示衷心的感谢和赞赏，感谢他们为此做出的完全无私的贡献，无论是信息、建议、时间、人脉、服务，还是他们做出的任何贡献，无论大小。
AEDG团队（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）
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