基于FDM工藝的3D打印技術(shù)在服裝上的應用

梁笑晗，張津琿

（1.青島市第五十八中學，山東青島 266100；2. 北京服裝學院，北京 100029）

3D打印技術(shù)是在20世紀90年代逐漸興起的一項先進制造技術(shù)。3D打印的服裝本質(zhì)就是結(jié)合服裝CAD技術(shù)、VR技術(shù)和快速凝固激光材料等手段，展開的服裝設計與創(chuàng)新。它顛覆了傳統(tǒng)的服裝設計，在虛擬的人體上繪制服裝，更好地展現(xiàn)了未來主義的空間感和立體感。

1 3D打印技術(shù)介紹

1.1 3D打印的基本原理與方法

3D打印技術(shù)屬于快速成型范疇，以數(shù)據(jù)、模型為基本，使用金屬或ABS塑料等材料作為打印材料，用逐層打印的方法來構(gòu)筑成品的技術(shù)。其基本原理都是疊層制造，由快速原型機在X-Y平面內(nèi)通過掃描形式形成工件的截面形狀，而在Z坐標間斷地作層面厚度的位移，最終形成三維制件。

快速成型技術(shù)根據(jù)成型方法大致可以分為兩大類：基于激光和其他光源的成型技術(shù)，例如光固化成型（SLA）、分層實體制造（LOM）、UV紫外線成型技術(shù)等；基于噴射的成型技術(shù)，例如熔融沉積成型（FDM）、3D噴墨打?。?DP）等。

1.2 3D打印技術(shù)在服裝設計中的應用

3D打印技術(shù)在服裝領域雖然起步較晚，但發(fā)展速度較快，3D打印是一種顛覆了傳統(tǒng)服裝設計的創(chuàng)新技術(shù)。荷蘭設計師艾瑞斯·凡·赫本，她在2011年憑著自己獨特的3D打印技術(shù)完成立體感的時裝設計，大膽奇詭的構(gòu)思、來自自然界的巧妙靈感，獲得了高級定制時裝界的高度認可。

1.3 服裝3D打印材料

縱觀當下3D打印材質(zhì)在服裝設計中的應用，從材料的成分看，適宜服裝3D打印技術(shù)的材料種類較少。尼龍粉末、滌綸長絲因其本身具有紡織纖維的特點，所以較適宜用來打印服裝，聚合類塑料也會用于創(chuàng)意裝或者表演服的制作，其他類型的3D打印技術(shù)材料在服用性能上則表現(xiàn)較差[1]。

2 基于FDM工藝的3D打印服裝實例

3D打印服裝基本流程為：第一步，進行圖紙繪制；第二步，用三維軟件構(gòu)建立體模型；第三步，選定機型、材料、打印服裝；第四步，對打印產(chǎn)品進行后處理以完善服裝；第五步，建立三維圖紙與產(chǎn)品數(shù)據(jù)對照資料，為后續(xù)建模改進提供依據(jù)[2]。

下面以一個款式比較簡單的連衣裙為例，基于FDM工藝進行服裝打印應用淺析。

2.1 前處理

圖紙繪制完后，將設計好的服裝在UG三維建模中建立三維模型。

檢查模型并導出STL格式。將STL文件讀入Magics軟件，小禮服被分成一個個的小三角片。

STL數(shù)據(jù)校驗無誤后，即可調(diào)整模型制作的擺放方位。調(diào)整擺放方位主要遵循以下幾個依據(jù)：第一，考慮模型表面精度；第二，考慮模型強度；第三，考慮支撐材料的施加；第四，考慮成型所需要的時間。

選定3D打印機機型與材料。此次打印服裝使用的是太爾時代Inspire S250快速成型機，該設備技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 Inspire s250設備的技術(shù)參數(shù)

確定分層參數(shù)。通常情況下，分層參數(shù)是不需要進行改動的，設備調(diào)試好之后，會保存一個合理的參數(shù)集。如果對成型質(zhì)量有更高的要求，也可以根據(jù)所掌握的參數(shù)設定經(jīng)驗進行改動。分層參數(shù)包括層厚參數(shù)、路徑參數(shù)及支撐參數(shù)等。層厚影響著模型制作表面質(zhì)量及制作的時間。

添加支撐結(jié)構(gòu)。FDM工藝在成形加工時需要通過軟件添加支撐結(jié)構(gòu)。支撐結(jié)構(gòu)的合理性極大地影響這些工藝的成形質(zhì)量。根據(jù)支撐面的形狀特征，對STL模型添加FDM工藝支撐，可以提高FDM支撐的效率和質(zhì)量。

分層參數(shù)設定完畢后，可對模型進行分層。分層完成后得到一個由層片累積起來的模型文件，存儲為所用快速成型機識別的格式，以進行調(diào)用和修改。

2.2 打印成型

打開快速成型機，將設備與計算機連接起來，并載入前處理生成的切片文件。工作臺清潔后開始系統(tǒng)初始化，也就是XYZ軸歸零的過程，之后成型室進行預熱，到設定溫度后便可以執(zhí)行打印模型命令，快速成型機開始自動進行逐層堆積。

2.3 后處理

該設備打印出的模型后處理比較簡單，主要就是去支撐和打磨。支撐和模型采用了兩種顏色的材質(zhì)，實體是白色，支撐為灰色。因此，支撐非常容易辨別，也避免了在拆除過程中對模具的傷害。支撐去除后，將產(chǎn)品用砂紙進行打磨、裝飾，使各立面更光滑美觀，如圖1所示。

圖1 小禮服3D打印成品

3 結(jié)語

3D打印技術(shù)輔助服裝設計的應用使設計師的設計思路表達更加豐富多彩。這樣的高科技設計能夠讓人們得到更加直觀、立體的感受, 設計出來的服裝與傳統(tǒng)相比, 使服裝設計師的思維表達變得更加隨心所欲, 實現(xiàn)了真正的服裝個性化生產(chǎn)模式[3-4]。推動了3D打印技術(shù)中材料的創(chuàng)新和研發(fā)，只有豐富的材料才足以支撐服飾品的種類，同時，優(yōu)化產(chǎn)品的用戶體驗。