Design and manufacture of a Football Thrower

Abstract

El proyecto se basa en la fabricación de un lanzador de pelotas de fútbol americano. La dificultad principal consistía en que el balón se trasladase y a su vez girase sobre su propio eje. Adicionalmente, el diseño de los lanzadores existentes en dicho deporte no podía imitarse y el uso de energía eléctrica estaba restringido. El fin del producto es recreativo. Está dirigido a personas cuyo físico les impide participar en esta actividad, ya sea por la edad, alguna discapacidad o mala coordinación. Previamente, se realizó un estudio de distintos procesos de fabricación para poder sopesar cuales utilizar durante la producción de los prototipos y, por último, del producto final. Se utilizaron principalmente la impresión 3D y el corte por láser puesto que estos procesos admitían modificaciones en poco tiempo. Para ello, se empleó un sistema tipo catapulta con una funda en el extremo donde residía la bola de fútbol americano. Dicha funda, producida mediante impresión 3D disponía de unas bisagras flexibles que, al rozar el balón en el momento de liberación, le proporcionaban su spin. Asimismo, se diseñó un sistema de liberación basado en un pasador. Tras desarrollar dos prototipos preliminares, se alcanzó un producto con buena resistencia y estabilidad. Finalmente, se realizó un estudio de optimización para determinar variables como el ángulo de salida del balón y el diseño de bisagra necesario. Dicho experimento permitió mejorar notablemente el spin y como consecuencia el lanzamiento. Como resultado se alcanzaron aproximadamente todos los objetivos definidos para el proyecto.

The project is based in the manufacture of a football launcher. The main struggle consisted in making the ball translate while rotating on its axis at the same time. Additionally, the design of existing football launchers could not be imitated, and the use of electrical energy was not permitted. The product’s purpose is mainly recreational. It is aimed towards people who find this activity difficult due to their age, a handicap or bad body coordination. Previously, a study on different manufacturing processes was done so that it could be possible to choose between them when building the prototypes and the final product. 3D printing and laser cutting were the main techniques used since they allowed last minute alterations. A catapult-like system was used, on one of its ends a case that held the football was made. The case was 3D printed and consisted on two straps of flexible hinges that rubbed the ball and made it spin when it was released. A pin release system was also designed to let the football free during its trajectory. After developing two prototypes it was possible to build a sturdy and stable product. Finally, an optimization study was done in order to determine variables such as the football´s angle of release and the best hinge design. This experiment led to an improvement of the spin and, consequently, the overall throw. As a result, approximately all goals of the project were achieved.