Golfdraiverin lyöntipinnan materiaalivalinta

Thumbnail Image

Files

bachelor_Kilponen_Santeri_2025.pdf (1.34 MB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

School of Engineering | Bachelor's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2025-12-08

Department

Major/Subject

Energy and mechanical engineering

Mcode

Degree programme

Bachelor's Programme in Engineering
Insinööritieteiden kandidaattiohjelma
Kandidatprogrammet i ingenjörsvetenskap

Language

fi

Pages

39

Series

Abstract

The performance and forgiveness of a modern golf driver are largely governed by the properties of its face. Driver faces are usually manufactured from titanium alloys, but carbon-fibre reinforced polymer (CFRP) has recently been introduced as an alternative. USGA and The R&A equipment rules restrict face flexibility and therefore limit the potential gains from new materials. This bachelor’s thesis evaluates whether a CFRP golf driver face offers advantages over a titanium face within current regulations and identifies the main damage types and manufacturing challenges of each solution. The work is limited to the driver head and to model year 2025 clubs. The study combines a literature review, a materials selection analysis and launch-monitor data from robot testing. Using the Granta EduPack database and Ashby performance indices, titanium alloys and CFRP laminates are compared in terms of stiffness, strength, elastic energy storage, fatigue strength and surface durability. Typical failure modes of titanium and CFRP golf driver faces and the role of non-destructive testing in quality assurance are reviewed. Practical performance is assessed by analysing Golf Digest RoboTest data and comparing TaylorMade Qi35 drivers with a CFRP golf driver face to other manufacturers titanium-faced models with respect to ball speed, spin, carry distance and dispersion. The results show that CFRP provides superior stiffness- and strength-to-weight ratios and higher elastic energy storage, enabling a lighter golf driver face and more mass at the perimeter of the head to increase moment of inertia. Titanium, however, offers high surface hardness, a ductile safety margin and a mature manufacturing route. Robot test differences remain small, and the influence of face material cannot be fully separated from head geometry and mass distribution. Overall, a CFRP golf driver face has theoretical potential for improved mass management, but current conformance limits make its practical performance advantage over well-optimised titanium faces modest.

Golfdraiverin suorituskyky perustuu suurelta osin lyöntipinnan ominaisuuksiin. Yleensä lyöntipinta on valmistettu titaaniseoksesta, mutta viime vuosina markkinoille on tullut hiilikuitulujitetusta polymeerikomposiitista (CFRP) valmistettuja lyöntipintoja. Samalla lajin välinesäännöt rajoittavat lyöntipinnan elastisuutta ja siten myös materiaalivalinnan tuomaa etua. Tämän kandidaatintyön tavoitteena on arvioida, tarjoaako CFRP-lyöntipinta titaanipintaan verrattuna etua suorituskyvyssä ja massanhallinnassa nykyisten sääntöjen puitteissa sekä millaisia vauriotyyppejä ja valmistushaasteita eri ratkaisut aiheuttavat. Työ rajautuu draiverin mailanpäähän ja vuoden 2025 mailamalleihin. Tutkimus toteutetaan kirjallisuuskatsauksena, materiaalivalintatarkasteluna ja robottitestidatan analyysina. Granta EduPack -tietokannan avulla verrataan titaaniseoksia ja CFRP-laminaatteja Ashbyn suoritusindeksien avulla erityisesti jäykkyyden, lujuuden, elastisen energian varastoinnin ja väsymislujuuden suhteen. Lisäksi tarkastellaan titaani- ja CFRP-lyöntipintojen tyypillisiä vauriotyyppejä sekä rikkomattomien testausmenetelmien roolia laadunvarmistuksessa. Käytännön suorituskykyä arvioidaan Golf Digestin RoboTest-mailatestien perusteella vertaamalla TaylorMaden CFRP-lyöntipintaisia Qi35-draivereita titaanipintaisiin verrokkeihin pallon lähtönopeuden, spinin, kantaman ja suoruuden osalta. Tulosten perusteella CFRP tarjoaa selvästi titaaniseoksia paremman jäykkyys- ja lujuus-massasuhteen sekä suuremman elastisen energian varastointikyvyn, mikä mahdollistaa lyöntipinnan keventämisen ja massan siirtämisen mailanpään reuna-alueille suuren hitausmomentin saavuttamiseksi. Titaaniseosten vahvuuksia ovat korkea pinnankovuus, plastinen deformaatiokyky ja teollisesti vakiintunut valmistusketju. Robottitestien perusteella Qi35-mallit saavuttavat ryhmissään keskimääräistä korkeammat pallon lähtönopeudet ja vähintään titaanipintaisten draiverien tasoisen suoruuden. Erot jäävät keskimäärin pieniksi eikä lyöntipinnan materiaalia voida täysin erottaa mailanpään kokonaisgeometriasta. Johtopäätöksenä CFRP-lyöntipinta tarjoaa materiaalitekniikan näkökulmasta selkeän potentiaalin massanhallinnan ja virhesietokyvyn parantamiseen, mutta nykyiset sääntörajoitukset rajaavat sen käytännön etumatkan pieneksi suhteessa titaaniseoksiin.

Description

Supervisor

Viitala, Raine

Thesis advisor

Ilola, Risto

Keywords

materiaalivalinta, golfdraiveri, lyöntipinta, titaaniseos, hiilikuitukomposiitti, CFRP

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202512199453

Collections

[kand] Insinööritieteiden korkeakoulu / ENG