Developing of a Shuttlecock Launcher using 3D Printing Technology and Readily Available Components

Abstract

I denne masteroppgaven var det primære målet å konstruere en kostnadseffektiv og brukervennlig badmintonkanon som kunne erstatte manuell serving i badminton trening. 3D-printteknologi og lett tilgjengelige komponenter ble benyttet for å realisere dette målet. Hensikten var å utvikle en automatisk matemekanisme for fjærballer, som lett kunne monteres. Videre skulle det være mulig å fyre av en fjærballene slik at den nådde halve avstanden av en standardisert bane, og kunne rettes i flere retninger.

Metodene som ble tatt i bruk i studien omfattet hurtig prototyping, statisk simulering og topologistudier, 3D-printing, samt slow-motion videoopptak. Hurtig prototyping viste seg å være nyttig for å raskt lage og analysere fysiske modeller. Denne prosessen involverte 3D-modellering og 3D-printing. Badmintonkanonens komponenter ble også evaluert ved hjelp av statisk simulering og topologi-optimaliseringsteknikker for å sikre et best mulig design.

Kombinasjonen av 3D-printing og Dataassistert konstruksjon (DAK)-modellering muliggjorde effektiv fremstilling av badmintonkanonens komponenter. Denne prosessen tillot rask testing og iterativ justering av design. Enhetsfunksjonalitetene ble observert i detalj gjennom slow-motion videoopptak ved hjelp av en iPhone 14 Pro.

Den endelige prototypen demonstrerte vellykket evnen til å erstatte manuell serving. Imidlertid er det behov for visse forbedringer for å sikre feilfri brukervennlighet. De oppnådde skuddavstandene møtte ikke fullt ut målområdet på 6-8 meter, men gjennomsnittene viste seg å være tilstrekkelige for grunnleggende til mellomliggende treningsøkter.

Samtlige designfiler for badmintonkanonen er gjort tilgjengelig for offentligheten for å oppmuntre til fremtidige forbedringer og tilpasninger. Denne tilnærmingen, sammen med bruken av kostnadseffektive komponenter, gjør badmintonkanonen til et overbevisende alternativ til eksisterende produkter på markedet. Til tross for at de ytelsesmålene ikke ble fullt ut oppnådd, har badmintonkanonen jevnlig levert tilfredsstillende resultater, noe som åpner for fremtidig utvikling og forbedring.

I konklusjon har denne studien lykkes i å realisere målet om å skape en automatisert, kostnadseffektiv, og allsidig badmintonkanon. Den fremmer bruk av lett tilgjengelige komponenter og 3D-printteknologi, og understreker potensialet ved å bruke allment tilgjengelige verktøy som smarttelefoner for detaljert sanntidsstudie.

In this Master's thesis, the primary aim was to engineer a cost-effective and user-friendly Shuttlecock Launcher that could replace the hand-feeding operation in badminton training. 3D printing technology and readily available components were employed to achieve this objective. The goal was to develop an automatic feeding mechanism for the shuttlecock, which could be conveniently assembled, and shuttlecocks should preferably be launched half a distance of a standardised court and directed in multiple directions.

The methodologies used in this study included rapid prototyping, static simulation and topology study, 3D printing, and slow-motion video recording. Rapid prototyping was instrumental in creating and analysing physical models quickly. This process involved 3D modelling and 3D printing. The components of the shuttlecock launcher were evaluated using static simulation and topology optimisation techniques to ensure an optimal design.

3D printing, combined with computer-aided design modelling, enabled the efficient production of the shuttlecock launcher prototype components. This process allowed for rapid testing and iterative design adjustments. The device's functionality was observed in detail through slow-motion video recording using an iPhone 14 Pro.

The final prototype successfully demonstrated its ability to replace manual hand-feeding in badminton training. However, for flawless usability, certain improvements are required. The achieved launch distances did not fully meet the target range of 6-8 meters, but the averages were sufficient for basic to intermediate-level training sessions.

All the design files for the shuttlecock launcher are made open-source, promoting future improvements and adaptations. This aspect and the use of cost-effective components make the shuttlecock launcher a viable and compelling alternative to existing products on the market. Despite not fully achieving the projected objectives and performance goals, the shuttlecock launcher has consistently performed satisfactorily, promising future development and improvement.

In conclusion, this study has successfully achieved its objective of creating an automated, cost-effective, and versatile shuttlecock launcher, promoting the use of readily available components and 3D printing technology. It also highlights the potential of using widely accessible tools like smartphones for comprehensive real-time study.ts the potential of using widely accessible tools like smartphones for comprehensive real-time study.