设计注入式两件式复合棒球棒

碳材谈科技 2024-04-29 18:31:13

Rawlings 凭借其 Icon BBCOR 球棒,利用其在编织面料和 RTM 方面的经验,创造出优化的、性能更高的两件式设计。

Icon BBCOR 的设计融入了近 20 年干织物 RTM 开发工作,这是 Rawlings 首款采用注入干编织织物制成的两件式球棒

Rawlings/Easton Performance Labs(美国加利福尼亚州千橡市)及其姐妹品牌生产复合棒球棒已有 20 多年的历史,但该公司的最新产品之一 - 适合高中和大学球员的 Icon BBCOR 球棒 -是其首款两件式 BBCOR 球棒设计,采用干织物和袖子的真空辅助树脂传递模塑 (VARTM) 技术制成。

“很长一段时间以来,铝在棒球领域一直是王者,因为与木材相比,铝非常耐用且重量轻,”Rawlings 研发工程师 Kevin Wilkins 解释道。然而,在 2000 年代初,碳纤维的日益普及和普及改变了游戏规则,与铝相比,碳纤维具有极轻的重量、更高的刚度和更大程度的多功能性。更轻的重量还可以延长枪管,增加并优化击球区域。

Combat Sports 是一家现属于 Rawlings 乐队家族的公司,于 2000 年左右开始开发一体式复合材料球棒,首先是在铝芯上采用 RTM 干燥碳纤维织物,然后转向采用全复合材料设计带有碳纤维和玻璃纤维套管。然而,复合材料球棒问世几年后,人们对两片式球棒的兴趣就增长了——这种设计将球棒与手柄分开,这样可以减少传递到球员手中的振动。

使用预浸料制作多件式球棒虽然是最简单的制造选择,但成本高昂,而且现成的预浸料并不总能提供所需的冲击韧性或其他要求。另一方面,采用干织物的RTM虽然更具成本竞争力并且能够实现更多的材料定制,但对于两件式设计来说更具挑战性,需要将多个件单独模制然后组装。

尽管如此,该公司仍继续开发这两种类型的球棒,主要使用预浸料,同时也重点开发 RTM 技术。对于后者,Rawlings 及其子公司长期以来一直与供应商A&P Technology(美国俄亥俄州辛辛那提)就干编织物的使用进行合作。

据 Wilkins 介绍,Rawlings 多年来一直致力于完善 RTM 与编织织物的这种组合,在内部开发自己的树脂以实现最大的冲击韧性,并与 A&P 合作开发定制织物,以确保柔软的手感和一致的壁厚。

然而,直到最近,Rawlings 使用 RTM 制造的所有商业球棒都是其一件式设计的迭代,而公司内部则继续致力于优化两件式设计工艺的挑战。

设计共模、两件式、灌注全复合材料球棒

Rawlings 复合材料工程研发总监 Frederic St. Laurent 解释说,新蝙蝠系列的标准开发过程从最初设计到最终推出至少需要两年时间。

St. Laurent 表示,针对高中和大学市场设计的 Icon BBCOR 球棒的开发过程开始时的主要目标是“使用 RTM 技术创建共同模制的两件式球棒设计,因为我们”我们知道 RTM 可以制造高性能球棒,但我们想要体验两件式设计的感觉。因此,需要进行大量的技术开发来找出如何正确地将筒体层与手柄层分离,并在两者之间使用减振材料。”

涂漆前完成的 Icon BBCOR 球棒

具体来说,灌注过程中的树脂流动是一个挑战。为了在一个模具中共同模制两个部件,树脂需要均匀地注入每个部分,但不能注入其间的隔离层,这需要适应 Rawlings 的 RTM 工艺。

除了技术障碍之外,设计还必须满足性能要求和限制。用于青少年和成人棒球以及垒球的现代球棒需要满足球员安全的性能标准。

根据 St. Laurent 的说法,罗林斯致力于调整性能以满足最大限制,因此对不同组合的不同 A&P 辫子进行了大量的试验和错误。威尔金斯补充道:“纤维的角度会产生巨大的差异,特别是在影响球速和性能的枪管刚度方面。使用预浸料,您可以很好地控制纤维。在使用编织材料时,您实际上是在变化的轮廓上拉伸编织物,这会改变纤维角度。其中涉及很多理论,因此我们必须制作许多原型才能使其按照我们想要的方式运行。但值得庆幸的是,RTM 的优势之一是其快速的处理时间。”

与预浸料相比,干编织物具有更多的可定制性,可以满足冲击性能和耐久性要求。 St. Laurent 表示,球棒的设计材料层数也可以更少(尽管更厚),这意味着在反复冲击下层间分层的机会更少。他补充道:“导致蝙蝠未能达到性能标准的主要因素之一是反复撞击造成的层间分离。通过利用 A&P 编织材料的独特性能,我们能够控制性能增长,开发出从首次使用起就达到最高性能标准的球棒。”

由此产生的商业设计包括一个由全碳纤维复合编织物制成的空心桶,手柄中玻璃纤维和碳纤维编织物的比例为 50/50,“这使我们能够微调手柄的刚度,以改善击球的感觉”球,”圣洛朗说。他补充说,Rawlings 与 A&P Technology 合作,为其大多数球棒定制编织面料,并具有特定的厚度和纤维角度。

为了制造每只球棒,干织物被放置在心轴上,包括位于筒和手柄之间的隔离件。然后将预成型件(见下文)放入模具中。将专有的树脂系统注入模腔并固化。

球棒在筒中包含碳纤维编织物,最轻的重量,在手柄中包含玻璃纤维和碳纤维的混合物,以实现最佳的减振效果

Wilkins 解释说,编织物和 RTM 工艺的结合可以最大程度地控制壁厚以及桶的内径和外径。 “保持内部几何形状的恒定横截面以及内部与外部一样光滑,对于球棒设计中保持一致性非常重要。无论玩家击打木桶的哪个位置,你总是会得到相同的感觉和硬度,这就是你想要的。”

另外,“一个副作用是声音独特且有趣,”他补充道。 “与击打良好的木质球棒相比,大多数复合材料球棒的震感稍强,而我们的球棒则有更多的实心裂纹 。”

Rawlings 于 2022 年 12 月推出了 Icon BBCOR 全复合球棒。经过初步审查和反馈获得了压倒性的积极反馈(参见下面视频中的示例),该公司不得不将球棒的产能提高近十倍。生产设施。

Wilkins 总结道:“3D 编织纤维形状、我们开发的树脂以及能够以我们可以通过壁厚控制性能的方式模制两件式设计,所有这些都形成了良好的属性结合,使我们能够一只独特的、性能出色的球棒。”

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