CN212187709U - 一种结构可定制的羽毛球 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种结构可定制的羽毛球，其中羽毛球结构包括：球头部；球裙部；其中头部与环形裙部为同一种材料一体成型三维打印而成。采用以上所述的结构后，同一种材料一体成型三维打印而成的羽毛球能够确保球头、球裙均为对称结构，羽毛球的重心在羽毛球结构的中心线上，保证羽毛球的飞行轨迹稳定。且光固化3D打印能够呈现出球裙的复杂镂空结构，使得羽毛球符合空气动力学，其飞行轨迹和飞行速度能够接近天然羽毛羽毛球，而且光固化3D打印的羽毛球是同一种材料，结构之间无缝连接，故大大提高了羽毛球的耐打度。

Description

一种结构可定制的羽毛球

技术领域

本实用新型涉及羽毛球，具体讲是一种结构可定制的羽毛球。

背景技术

光固化3D打印(Stereo Lithography Appearance，SLA或SL)主要是使用光敏树脂作为原材料，利用液态光敏树脂在紫外激光束照射下会快速固化的特性。光敏树脂一般为液态，它在一定波长的紫外光(250nm～400nm)照射下立刻引起聚合反应，完成固化。

具体的光固化3D打印的过程是：首先将预打印件的三维模型进行图层切片，然后通过光照射光敏树脂表面，使其固化成薄薄的一层固体，光固化的光敏树脂即为每一层的图层切片的图案，而已经固化完成的部分被附着在成型台上，成型台连有运动机构，能够带动固化部分与光照射面拉开一定距离(通常是每次移动十几个微米)，成型台带动固化部分移动的时间段内光照停止，然后在上一层固化树脂的基础上再进行下一层的照射和固化，经过层层固化叠加之后，最终就形成一个完整的预打印件。

通用羽毛球由一个半圈球头和16根天然羽毛制成的球裙组成。大多数这些天然羽毛是从鹅或鸭中采集的，经过漂白、裁剪后，选择适当的羽毛制成羽毛球。这些羽毛球在制作完成后需要对其进行风筒测试和打击测试，如果球裙不对称，那么羽毛球在风筒测试中会出现旋转不稳定的情况，且打击测试时其飞行轨迹也会出现偏差，故这些羽毛球将作为次品处理。由于天然羽毛存在个体差异，所以天然羽毛的羽毛球的制作工艺流程较复杂，而且由于是天然羽毛制成的的，其耐打度并不高。一般情况下，天然羽毛制成的羽毛球在使用15分钟后，会出现掉毛的现象，即球裙无法保持对称，羽毛球的重心出现偏差导致飞行轨迹改变。

市场上也有人造羽毛的羽毛球，以解决天然羽毛羽毛球制造工序复杂，不耐打，不环保等问题。但是目前大多数人造羽毛的羽毛球设计由于注塑工艺的限制，其球裙的结构设计难以接近符合空气动力学的天然羽毛，一般塑料球裙均是中空结构，因此气流可以穿过塑料球裙。所以，对于用户来说，击打合人造羽毛的羽毛球的感觉仍然不同于击中天然羽毛羽毛球的感觉，因此天然羽毛的羽毛球难以被替代，任然是通用羽毛球。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供用光固化3D打印制造羽毛球的方法，该种方法能够令人造羽毛球的球裙具有天然羽毛的结构，且人造羽毛球一体成型，其材料耐打度高，能够替代现有的通用羽毛球。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种结构可定制的羽毛球，包括：球头部；球裙部；其中头部与环形裙部为同一种材料一体成型三维打印而成。

采用以上所述的结构后，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点：同一种材料一体成型三维打印而成的羽毛球能够确保球头、球裙均为对称结构，羽毛球的重心在羽毛球结构的中心线上，保证羽毛球的飞行轨迹稳定。且三维打印能够呈现出球裙的复杂镂空结构，使得羽毛球符合空气动力学，其飞行轨迹和飞行速度能够接近天然羽毛羽毛球，而且由于羽毛球整体是同一种材料所造，其各结构为无缝连接，这样大大提高了羽毛球的耐打度。

进一步地，所述球头部包括连续表面以及内部三维镂空结构，该镂空结构包括多个互相联通的具备特定几何形状的第一单元结构。

进一步地，所述第一单元结构由多根相互连接的第一连接柱组成。

进一步地，所述球裙部成环形的二维或是三维镂空结构，该镂空结构包括多个互相联通的具备特定几何形状的第二单元结构。

进一步地，所述第二单元结构由多根相互连接的第二连接柱组成。

进一步地，所述球头部的第一单元结构或球裙部的第二单元结构的大小可调。

进一步地，所述球头部的第一单元结构或球裙部的第二单元结构的几何形状可调。

进一步地，所述第一连接柱或第二连接柱的直径大小可调。

附图说明

图1是本实用新型中结构可定制羽毛球的结构示意图；

图2是本实用新型中结构可定制羽毛球球裙部的结构示意图；

图3是本实用新型中光固化3D打印设备的结构示意图。

其中：1、机架；2、光机；3、料盒；4、成型台；5、羽毛球；5.1、球头部；5.2、球裙部。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对实用新型作进一步详细地说明。

要理解的是，当一个元件被提到在另一元件“上”、“附着到”另一元件上、“连接到”另一元件上、与另一元件“结合”、“接触”另一元件等时，其可以直接在另一元件上、附着到另一元件上、连接到另一元件上、与另一元件结合和/或接触另一元件或也可存在中间元件。相反，当一个元件被提到“直接在另一元件上”、“直接附着到”另一元件上、“直接连接到”另一元件上、与另一元件“直接结合”或“直接接触”另一元件时，不存在中间元件。本领域技术人员还会理解，提到与另一构件“相邻”布置的一个结构或构件可具有叠加在该相邻构件上或位于该相邻构件下的部分。

空间相关术语，如“下方”、“低于”、“下部”、“上方”、“上部”等在本文中可为易于描述而使用以描述如附图中所示的元件或构件与另外的一个或多个元件或构件的关系。要理解的是，空间相关术语除附图中描绘的取向外还意在包括器件在使用或运行中的不同取向。例如，如果倒转附图中的器件，被描述为在其它元件或构件“下方”或“下面”的元件则将取向在其它元件或构件“上方”。因此，示例性术语“下方”可包括上方和下方的取向两者。器件可以以其它方式取向(旋转90度或其它取向)并相应地解释本文所用的空间相关描述词。类似地，除非明确地另行指示，术语“向上”、“向下”、“垂直”、“水平”等在本文中仅用于解释说明。

由图1、图2所示可知，一种结构可定制的羽毛球5，包括：相互连接的球头部5.1与球裙部5.2，其中的球头部5.1包括连续表面以及内部三维镂空结构，球头部5.1具有连续的表面，确保该羽毛球5使用时，羽毛球5拍击打点与球头部5.1的接触面的完整，球头部5.1内部的三维镂空结构能够减轻球头部5.1的重量，而且在结构上提供球头部5.1一定的弹性，使得该羽毛球5在使用感上更加接近天然羽毛所制的羽毛球5，所述镂空结构包括多个互相联通的具备特定几何形状的第一单元结构，第一单元结构由多根相互连接的第一连接柱组成；其中的球裙部5.2成环形的二维或是三维镂空结构，该镂空结构包括多个互相联通的具备特定几何形状的第二单元结构，第二单元结构由多根相互连接的第二连接柱组成，该球裙部5.2的结构符合空气动力学，球裙部5.2的结构配合球头部5.1的形状以及重量，使得该羽毛球5的飞行轨迹更加稳定。

在一些实施例中，球头部5.1的镂空结构包含的第一单元结构大小可调，第一单元结构的几何形状可调，具体的第一单元结构可以是有序的几何体，例如棱柱体、椎体、四面体、六面体、八面体、十六面体、二十面体等多面体，相邻的几何体通过共享边或顶点实现相互连接，或者第一单元结构可以无序的几何体，各个第一单元结构的形状与大小均不同，另外也可以通过对组成第一单元结构的第一连接柱的直径大小以及弯曲度进行调节，实现对第一单元结构的调节，优选的，第一连接柱为直柱，直径大小在0.5-3mm。

在一些实施例中，相互连接的第二单元结构组成了三维镂空的球裙部5.2，其中部分或是全部的第二单元结构大小可调，第二单元结构的几何形状可调，具体的第二单元结构可以是有序的几何体，例如棱柱体、椎体、四面体、六面体、八面体、十六面体、二十面体等多面体，相邻的几何体通过共享边或顶点实现相互连接，或者第二单元结构可以是无序的几何体，各个第二单元结构的形状与大小均不同，另外也可以通过对组成第二单元结构的第二连接柱的直径大小以及弯曲度进行调节，实现对第二单元结构的调节，优选的，第二连接柱为直柱，直径大小在0.5-3mm。

在一些实施例中，相互连接的第二单元结构组成了二维镂空的环形球裙部5.2，其中部分或是全部的第二单元结构大小可调，第二单元结构的形状可调，具体的第二单元结构可以是有序排列的的平面图形，例如呈阵列排列的三角形、矩形、多边形，或者是第二连接柱排列呈的羽毛结构、网状结构等具有一定空隙的平面图形，相邻的平面图形通过共享边或顶点实现相互连接，或者第二单元结构可以是第二连接柱无序连接组成的具有一定空隙的平面图形，各个第二单元结构的形状与大小均不同，另外也可以通过对组成第二单元结构的第二连接柱的直径大小以及弯曲度进行调节，实现对第二单元结构的调节，优选的，第二连接柱为直柱，直径大小在0.5-3mm。

通过光固化3D打印制造上述所述结构可定制羽毛球5，能够确保该羽毛球5整体为一种材料一体成型三维打印而成，各结构之间为无缝连接，确保球头部5.1、球裙不均为对称结构，羽毛球5的重心在羽毛球5结构的中心线上，保证羽毛球5的飞行轨迹稳定。且光固化3D打印能够呈现出球裙的复杂镂空结构，通过技术软件能够实现对羽毛球5结构的调节，使得羽毛球5在满足用户的需求的技术上更加符合空气动力学，其飞行轨迹和飞行速度能够接近天然羽毛羽毛球5，而且由于羽毛球5整体是同一种材料所造，该材料一般为树脂，树脂的机械强大远大于天然羽毛，提高了该可定制羽毛球5的耐打度。

如图3所示，光固化3D打印设备包括包括控制系统、成型台4、料盒3、光机2以及一用于固定的机架1，机架1上由上至下依次连接有成型台4、料盒3以及光机2，其中成型台2连有运动机构。控制系统一般设置在工控电脑上，控制系统能够控制成型台4的移动以及光机2的关闭和照射的图案等光固化3D打印流程所必需的的控制点。料盒3具有一可透光面，该可透光面朝向光机2，在料盒3内填充光固化3D打印所需的原材料液态光敏树脂，光敏树脂中包括光引发剂，光引发剂使得光敏树脂在受到一定波长的光照后发生固化。当光机2开启后，光机2的光向上照射在料盒3底部，在料盒3底部的光敏树脂上形成所要固化的光图案，光图案在光敏树脂上所在的表面即为光敏树脂的固化发生面，随之该固化发生面上的光敏树脂进行光固化，所形成的固化层将附着在成型台4上，运动机构带动成型台4与固化层远离固化发生面，再进行下一层的光固化，这样层层固化最终形成完成的预打印件。

具体的，通过光固化3D打印上述结构可定制的羽毛球5通过的方法包括：

步骤一：获得羽毛球5的结构，建立数字化三维模型，所述三维模型为轴对称结构；

步骤二：将步骤一中的三维模型按照打印方向和预定的每层厚度通过计算机软件进行切片，所述每层切片中的图案以所述三维模型对称轴为中心为对称图案，将切片的信息输入光固化3D打印设备的控制系统，同时控制系统确定每层切片的图案以及对应的光固化时间；

步骤三：将光固化3D打印所用的原材料液态光敏树脂倒入光固化3D设备的料盒中；

步骤四：使用光固化3D打印技术，利用光固化3D技术设备将步骤三中的液态光敏树脂光固化一体成型为羽毛球5，该羽毛球5由同一种材料制成。

通过以上步骤，实现本实用新型所述的可定制羽毛球5的球头部5.1与球裙部5.2为一体成型，且羽毛球5整体为同一种材料所制成。

在一些实施例中，在步骤一中可以对羽毛球5的三维结构进行调节，本技术领域人员可以通过三维设计软件实现，例如Rhino、Grasshopper、Solidworks、Catia或UG等软件，具体的羽毛球5的结构可以根据用户的需求进行调节，所述可调结构中的变量包括羽毛球5整体的体积大小、球头部5.1的体积大小、球裙部5.2的体积大小、球头部5.1的形状和球裙的形状、球头部5.1和/或球裙部5.2的二维或是三维的镂空结构，以及球头部5.1连续表面的所在位置以及面积大小。

例如，用户需要一种飞行速度较慢的羽毛球5，那么该结构可定制的羽毛球5的球头部5.1与球裙部5.2的质量比应该适当的减小，球头部5.1与球裙部5.2的体积比也应该适当的减小，使得该羽毛球5的中心偏向球裙部5.2，羽毛球5在空中飞行的速度减慢。

例如，用户需要一种飞行速度较快的羽毛球5，那么该结构可定制的羽毛球5的球头部5.1与球裙部5.2的质量比应该适当的增大，球头部5.1与球裙部5.2的体积比也应该适当的增大，使得该羽毛球5的中心偏向球头部5.1，羽毛球5在空中飞行的速度加快。

在一些实施例中，可对步骤四中通过光固化3D打印设备打印后的羽毛球5进行后处理，该后处理步骤包括选择性的清理挂料，具体的步骤包括甩料、溶剂清洗、风干/甩干等，其中甩料操作的条件可以根据打印所用的材料以及羽毛球5的结构进行调节，溶剂可以是有机溶剂或是表面活性剂。

在一些实施例中，对步骤四中通过光固化3D打印设备打印后的羽毛球5进行后处理，该后处理步骤包括根据光敏树脂的材料特性，选择性的进行光照补充光固化，以及选择性的对羽毛球5进行加热热固化。

对于光固化3D打印结构可定制的羽毛球5所用的光敏树脂，本实施方式不做具体的限定，现有市面上具有多种机械性能各异的树脂材料，大部分均满足制造羽毛球5的需求，具体的材料性能指标有撕裂强度、拉伸强度、回弹率等，具体的可以通过用户的需求，对树脂材料进行配比调节。

以上所述，仅是本实用新型较佳可行的实施示例，不能因此即局限本实用新型的权利范围，对熟悉本领域的技术人员来说，凡运用本实用新型的技术方案和技术构思做出的其他各种相应的改变都应属于在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种结构可定制的羽毛球，包括：

球头部；

球裙部；

其特征在于：头部与环形裙部为同一种材料一体成型三维打印而成。

2.根据权利要求1所述的一种结构可定制的羽毛球，其特征在于，所述球头部包括连续表面以及内部三维镂空结构，该镂空结构包括多个互相联通的具备几何形状的第一单元结构，所述几何形状为棱柱体、椎体、四面体、六面体、八面体、十六面体、二十面体。

3.根据权利要求2所述的一种结构可定制的羽毛球，其特征在于，所述第一单元结构由多根相互连接的第一连接柱组成。

4.根据权利要求1所述的一种结构可定制的羽毛球，其特征在于，所述球裙部成环形的二维或是三维镂空结构，该镂空结构包括多个互相联通的具备几何形状的第二单元结构，所述几何形状为棱柱体、椎体、四面体、六面体、八面体、十六面体、二十面体。

5.根据权利要求4所述的一种结构可定制的羽毛球，其特征在于，所述第二单元结构由多根相互连接的第二连接柱组成。

6.根据权利要求2或4所述的一种结构可定制的羽毛球，其特征在于，所述球头部的第一单元结构或球裙部的第二单元结构的大小可调。

7.根据权利要求2或4所述的一种结构可定制的羽毛球，其特征在于，所述球头部的第一单元结构或球裙部的第二单元结构的几何形状可调。

8.根据权利要求3所述的一种结构可定制的羽毛球，其特征在于，所述第一连接柱直径大小可调。

9.根据权利要求5所述的一种结构可定制的羽毛球，其特征在于，所述第二连接柱的直径大小可调。

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