Der Sweetspot - Den Wirkungsgrad eines Holzes optimieren

[Jens_Schiffmann]

Ein Schlägerholz zu bauen dessen Sweetspot den größtmöglichen Wirkungsgrad besitzt ist eine große Herausforderung und nimmt sehr viel Zeit in Anspruch. Die folgenden Darstellungen sind rein schematischer Natur und dienen nur zur Wissensübermittlung.


Es gilt folgender Biegeversuchsaufbau:

Ein Schlägerblatt wird in verschiedenen Richtungen nach dem im unten dargestellten Schema verformt.
Da eine Schlägerfläche nicht kreisrund ist und sich während der jeweiligen Messungen verschiedene Flächen und Querschnitte ergeben, müssen die Ergebnisse im Anschluss algebraisch homogenisiert werden.

sweetspot_versuch.png



Sehr vereinfacht ausgedrückt!


Im folgenden Bild ist zu erkennen, dass die aufzuwendende Biegekraft über die Länge des Schlägerblattes höher als über dessen Breite ist, daraus resultiert ein Sweetspot in Form einer annähernden Ellipse entlang der Längsachse.

sweetspot_laengs.png



Analog dazu ein Schlägerblatt, das in seiner Breite höhere Belastungen aushält als über dessen Länge. Der Sweetspot bildet eine annähernde Ellipse über seine Breite hinweg.

sweetspot_quer.png



Um den flächenmäßig größten Sweetspot zu realisieren, ist ein annähernd runder Spot anzustreben, denn dieser besitzt den größten Wirkungsgrad. Die einzelnen Furnierschichten werden dazu mit einer Genauigkeit von bis zu 0,05 Millimeter geschliffen und architektonisch so aufeinander abgestimmt, dass die inneren Spannungen und Festigkeiten in alle Richtungen möglichst gleich sind.

sweetspot_rund.png

[Hurz67]

Einfach mal den *Dotztest* machen, dabei darauf achten den Ball zentral zu treffen und danach nur seitlich nahe der Kante (fühlt sich einfach tot an...)

Ist zwar keine wissenschaftliche Herleitung, aber total praxisnah.

Merkt man ja auch im Spiel, wenn man den Ball nicht sauber trifft, weiß man sofort *der geht daneben* auch wenn der Ball noch unterwegs ist...ist auch der Effekt das man davon redet *dass Holz spricht mit mir* wenn man am Anschlag spürt, das der Einschlag nicht mittig war. Dies ist bei faserverstärkten Hölzern geringer ausgeprägt.

Ansonsten: hängt der sweetspot von der Zugfestigkeit, der äußeren Furniere ab.
Auch wie dick diese sind.

[das_gesäß]

Zitat von Jens_Schiffmann

Ein Schlägerholz zu bauen dessen Sweetspot den größtmöglichen Wirkungsgrad besitzt ist eine große Herausforderung und nimmt sehr viel Zeit in Anspruch. Die folgenden Darstellungen sind rein schematischer Natur und dienen nur zur Wissensübermittlung.


Es gilt folgender Biegeversuchsaufbau:

Ein Schlägerblatt wird in verschiedenen Richtungen nach dem im unten dargestellten Schema verformt.
Da eine Schlägerfläche nicht kreisrund ist und sich während der jeweiligen Messungen verschiedene Flächen und Querschnitte ergeben, müssen die Ergebnisse im Anschluss algebraisch homogenisiert werden.

Anhang 63568



Sehr vereinfacht ausgedrückt!


Im folgenden Bild ist zu erkennen, dass die aufzuwendende Biegekraft über die Länge des Schlägerblattes höher als über dessen Breite ist, daraus resultiert ein Sweetspot in Form einer annähernden Ellipse entlang der Längsachse.

Anhang 63569



Analog dazu ein Schlägerblatt, das in seiner Breite höhere Belastungen aushält als über dessen Länge. Der Sweetspot bildet eine annähernde Ellipse über seine Breite hinweg.

Anhang 63570



Um den flächenmäßig größten Sweetspot zu realisieren, ist ein annähernd runder Spot anzustreben, denn dieser besitzt den größten Wirkungsgrad. Die einzelnen Furnierschichten werden dazu mit einer Genauigkeit von bis zu 0,05 Millimeter geschliffen und architektonisch so aufeinander abgestimmt, dass die inneren Spannungen und Festigkeiten in alle Richtungen möglichst gleich sind.

Anhang 63571

Das geht dann aber zu Lusten von Gewichtsplanungen, und Ballabsprungverhalten. Alles ist somit nicht mehr möglich. :-(

[Luhx369]

Der Sweetspot...

Zitat von Hurz67

Dies ist bei faserverstärkten Hölzern geringer ausgeprägt.

Ansonsten: hängt der sweetspot von der Zugfestigkeit, der äußeren Furniere ab.
Auch wie dick diese sind.

Der Sweetspot ist in Wirklichkeit recht einfach erklärt und hat etwas mit der Kraftübertragung und den Eigenschaften der verwendeten Materialien zu tun. Und nur kurz dazugesagt, die Zugfestigkeit hat damit absolut nichts zu tun. Wenn, dann eher noch die Biegefestigkeit.

Holz ist ein Anisotroper Werkstoff, d.h. die Eigenschaften sind Richtungsabhängig. Nun werden Hölzer so verklebt, dass das Außenfurnier in Faserrichtung längs zum Griff und die weiteren Schichten 90° gedreht dazu verklebt werden.

Trifft ein Ball nun die äußeren Stellen des Schlägerblattes so gibt das Außenfurnier sozusagen nach. Der Ball trifft nicht mehr in Längsrichtung zur Faser sondern quer dazu auf den Schläger. Die Quer-Steifigkeit beträgt bei Holz nur noch annähernd 10% der Längs-Steifigkeit. [1] Mit einem steiferen Sperrfurnier erhöht sich damit der Sweetspot, da nun der Schläger hier anders beansprucht wird und das Sperrfurnier Kräfte übernehmen und widerstehen muss. Also nicht nur die Gesamtsteifigkeit eines Schlägers in Längsrichtung ist wichtig, sondern auch die in Querrichtung.

Die Normale Kraftrichtung ist längs in Faserrichtung im Bereich zum Griff bzw. zur Hand; hier wird die beste Kraftübertragung stattfinden. Das ist leicht nachzuvollziehen. Einfach den Schläger in die Hand nehmen und am oberen Ende des Schlägers drücken. Was wird passieren? Nicht viel, man kann sehr leicht gegen die Kraft gegenhalten. Drückt man dagegen am linken oder rechten äußeren Rand des Schlägerblattes, so werden Schwierigkeiten auftreten den Schläger gegen ein Verdrehen festzuhalten. D.h. trifft ein Ball den linken oder rechten Rand des Schlägerblattes, so ist die Kraftübertragung "fehlerhaft" und es kommt zu verzehrten Flugkurven, Aufprallpositionen oder es fehlt schlicht die Kraft den Ball übers Netz zu bringen, weil zu viel Energie verloren geht.

Faserverstärkungen besitzen in alle Richtungen gleiche Festigkeitswerte, daher vergrößern diese tatsächlich den Sweetspot ein wenig. Vor allem, da diese im Vergleich zu Holz sehr viel steifer sind. Natürlich sind diese sehr dünn, aber sie helfen zu einem gewissen Prozentsatz mit. Die Kraftübertragung verändert sich durch z.B. eine Carbonfaser bis zur Hand ein wenig und hilft mit den Sweetspot zu vergrößern.

Ob es nun aber signifikant davon Abhängig ist lässt sich momentan schwer sagen und einen wissenschaftlichen Versuch dazu durchzuführen ist viel Aufwand und schwer auszuwerten, aber rein physikalisch gesehen trägt es einen positiven Beitrag, wenn das Sperrfurnier steifer ist oder zusätzlich eine Faserverstärkung verklebt wurde.

[1] Wagenführer E. et al.(2007). Taschenbuch der Holztechnik. Kapitel 1.4.9.4 Festigkeitseigenschaften