3D打印技術(shù)在服飾設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及前景

姜雨彤，錢曉農(nóng)

(大連工業(yè)大學(xué)，遼寧 大連 116000)

隨著3D打印技術(shù)這一新興技術(shù)的不斷發(fā)展，該技術(shù)在航空航天、汽修工程、生物醫(yī)療、工業(yè)建筑和服飾設(shè)計(jì)等領(lǐng)域都有應(yīng)用。隨著人們生活水平的提升和審美水準(zhǔn)的提高，消費(fèi)者的眼光早已不局限于傳統(tǒng)的服飾設(shè)計(jì)了。因此，研究3D打印在服飾中的應(yīng)用，對(duì)于服飾行業(yè)未來的發(fā)展與創(chuàng)新有重要的理論意義和實(shí)際作用。

1 3D打印技術(shù)概述

3D 打印技術(shù)是20世紀(jì) 90 年代研制的一種全新的生產(chǎn)技術(shù)，又稱為三維打印技術(shù)或立體打印技術(shù)。具有一次成型、節(jié)省原料等特點(diǎn)。借助于不同機(jī)械、物理或化學(xué)等技術(shù)，有秩序地逐層疊加材料來形 成的三維實(shí)體。3D打印的過程大致分為三個(gè)步驟，首先通過三維軟件進(jìn)行模型設(shè)計(jì)，其次對(duì)物品進(jìn)行切片處理，最后造作3D打印機(jī)上打印出并打印出所需的物品。3D打印機(jī)與傳統(tǒng)打印機(jī)在原理上類似，但又有所區(qū)別。傳統(tǒng)打印機(jī)通過墨水以二維效果為最終呈現(xiàn)形態(tài)，而3D打印機(jī)則是通過建立模型，打印的過程通過層疊累積線材來構(gòu)造實(shí)體，最后可呈現(xiàn)出三維立體的作品。

最初 3D 打印技術(shù)只是增材制造技術(shù)中的一種，即粉末鋪層成型技術(shù)。從特征分析，3D 打印技術(shù)或增材制造技術(shù)，具有自動(dòng)程序控制、數(shù)字模型化、三維、增材工藝、快速成型五項(xiàng)基本特征。3D打印由3D建模軟件、切片軟件和打印線材的機(jī)器來最終呈現(xiàn)產(chǎn)品的三維形態(tài)。其中，SLS、FDM 和 SLA 三種技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。隨著多個(gè)領(lǐng)域?qū)?D技術(shù)的迫切需求和重視，我國多所高對(duì)3D打印有所重視，但對(duì)于3D打印技術(shù)的研究與發(fā)展還需要繼續(xù)深入研究與分析。

2 3D打印在服飾領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1 3D打印服裝。以色列申卡爾設(shè)計(jì)與工程學(xué)院學(xué)生Danit Peleg設(shè)計(jì)了一系列3D打印的服裝，她在自己的網(wǎng)站上推出了世界首款3D打印夾克，并且可以訂購。打印材料使用的是西班牙3D打印公司Filaflex生產(chǎn)的一種特殊的、像橡膠一樣的柔性線材，夾克還有一個(gè)織物襯里。這是一次藝術(shù)與科技的碰撞，為3D打印技術(shù)在服裝中的應(yīng)用提供了借鑒。

圖1 3D打印夾克

蘇格蘭時(shí)裝品牌Pringle在2014年的秋冬倫敦時(shí)裝周中展示了激光燒結(jié)的尼龍布成品。該品牌通過與材料科學(xué)家Richard Beckett合作，基于SLS這一選擇性激光燒結(jié)技術(shù)做出了3D打印面料，并作出了系列時(shí)裝的設(shè)計(jì)。打印的清晰度很高，并且這是目前少數(shù)可以打印如此復(fù)雜尺寸的3D打印系統(tǒng)。

以色列服裝設(shè)計(jì)專業(yè)畢業(yè)生Nitzan Kish利用3D打印技術(shù)設(shè)計(jì)了一套華麗、帶有威脅性的自衛(wèi)式女性服裝。如圖1和圖二所示，這些服裝都由相互組合的3D打印部件組成，環(huán)環(huán)相扣，像個(gè)盔甲，但是很軟。這些部件相互結(jié)合，形成了具有各種功能的不同服飾，但其主要目的是自衛(wèi)和保護(hù)身體。她用的是Bezale學(xué)院Stratasys3D打印機(jī)和Synergy R.M.公司的打印機(jī)。考慮到這些服裝應(yīng)該要有防衛(wèi)功能，所以使用的3D打印材料是尼龍12，而不是常用的比較脆弱的塑料。

圖2 3D打印女性自衛(wèi)服裝

圖3 細(xì)節(jié)

以色列Shenkar設(shè)計(jì)院4年級(jí)學(xué)生Noa Raviv創(chuàng)造出了系列時(shí)裝，其命名為“Hard Copy”的時(shí)裝，并且與世界上規(guī)模最大的3D打印機(jī)生產(chǎn)商之一的Stratasys進(jìn)行合作。設(shè)計(jì)師首先用電腦建模軟件創(chuàng)作出一些數(shù)碼圖像，其次操作軟件生這些圖像。在Raviv設(shè)計(jì)的服裝上，很難把布料上的圖案與立體的3D形狀區(qū)分開。在這里，模特本身的身體特征完全被具有強(qiáng)大立體空間張力的服飾所掩蓋，模特幾乎成了背景，而服裝仿佛有了自己的生命，張揚(yáng)地展現(xiàn)著自己的曲線與圖案。

2019年紐約時(shí)裝周Stratasys公司與著名的時(shí)裝設(shè)計(jì)師threeASFOUR和Travis Fitch合作的3D打印系列服裝在活動(dòng)中亮相。該設(shè)計(jì)展示了直接在面料上進(jìn)行3D打印的能力。使用Stratasys J750 3D打印機(jī)，將聚合物直接添加到‘Chro-Morpho’系列中。J750 PolyJet 3D打印機(jī)的功能使設(shè)計(jì)人員可以將數(shù)千個(gè)由光聚合物制成的小球形單元直接印刷到聚酯織物上。連衣裙的27個(gè)部分上的每個(gè)單元都包含一個(gè)透明的鏡片，內(nèi)部裝有彩色條帶，這樣可以使衣服的顏色在移動(dòng)時(shí)發(fā)生變化。

2.2 3D打印飾品

隨著3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，越來越多的設(shè)計(jì)師重視并將這一先進(jìn)技術(shù)運(yùn)用到自己的設(shè)計(jì)作品當(dāng)中。市面上涌現(xiàn)出了許多做3D打印珠寶首飾的品牌，也非常受人們的歡迎。

在2013-2014高級(jí)女裝秋冬時(shí)裝秀場上，荷蘭80后年輕設(shè)計(jì)師艾里斯.范.荷本展現(xiàn)了一組運(yùn)用3D打印和激光切割等高新技術(shù)設(shè)計(jì)制作的3D打印鞋履已經(jīng)登上了巴黎時(shí)裝周。

設(shè)計(jì)師Charis Alexander等利用3D打印技術(shù)設(shè)計(jì)了一款簡潔的首飾，根據(jù)日常首飾的輪廓做出了這種幾何感很強(qiáng)的模塊化首飾。如圖4所示，這些3D 打印的小飾品既可以當(dāng)耳環(huán)，也可以做吊墜，或者掛在皮革手鏈或衣物上搭配。簡潔的首飾在特定的場合也可以發(fā)揮出細(xì)膩的裝飾美。

圖4 3D打印模塊化首飾

2020年，北京一目一鏡作為一個(gè)定制眼鏡品牌，是一個(gè)集三維掃描、參數(shù)設(shè)計(jì)、3D打印技術(shù)為一體的、為顧客提供精準(zhǔn)視光配鏡解決方案的個(gè)性定制眼鏡品牌。如圖5所示，顧客定制3D打印眼鏡流程：首先選擇鏡框試戴，然后掃描3D人臉，最后確定下單即可。3D打印技術(shù)，可以根據(jù)個(gè)人臉型情況進(jìn)行高度的定制化生產(chǎn)鏡架，眼鏡的佩戴會(huì)更加舒適和美觀。傳統(tǒng)的眼鏡生產(chǎn)銷售會(huì)需要大量的庫存，期間會(huì)造成許多成本損耗。而3D打印眼鏡可以減少庫存，按時(shí)按需生產(chǎn)和銷售，降低了資源損耗。

3 3D打印服飾的優(yōu)勢及前景

3.1 3D打印在服飾的優(yōu)勢

盡管受材料局限，但是3D打印出的服飾給設(shè)計(jì)師帶來無限的造型創(chuàng)意靈感，為服裝行業(yè)也帶來了新的發(fā)展機(jī)會(huì)，包括以下幾個(gè)方面。

3.1.1 降低成本。3D打印在服飾品設(shè)計(jì)過程中有很多優(yōu)勢，首先它可以簡化服飾品的生產(chǎn)加工流程，從而降低人工成本。其次3D打印可以節(jié)省原材料的耗損，減少資金的浪費(fèi)。而且3D打印技術(shù)的發(fā)展也為服飾行業(yè)帶來了許多便利，對(duì)比傳統(tǒng)的服飾制造技術(shù)，3D打印技術(shù)更具優(yōu)勢。對(duì)于一些造價(jià)較高、制作繁瑣的飾品，3D打印不僅可以提高制作效率，還可以降低價(jià)格，讓更多的人可以欣賞。

3.1.2 生態(tài)環(huán)?！，F(xiàn)階段的服飾的生產(chǎn)和加工過程中會(huì)使用到許多的固色劑和染色劑等。長時(shí)間的制作和穿著不僅不環(huán)保，而且還會(huì)對(duì)健康造成影響。而3D打印技術(shù)可以做到一次成型，提高效率的同時(shí)省去了打板、裁剪布片、縫合等工序。采用量增法而非傳統(tǒng)的量減法，可以做到基本沒有廢棄物產(chǎn)生，減少了環(huán)境污染。

3.1.3 自由設(shè)計(jì)。隨著新材料的不斷研發(fā)，配合三維人體測量等技術(shù)，未來將實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的“單量單裁”。消費(fèi)者可以依據(jù)自身的需求選擇相應(yīng)的訂單。傳統(tǒng)制造工序無法完成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，通過三維模型的建立，再復(fù)雜的形態(tài)也能通過打印機(jī)完成。尤其對(duì)于飾品行業(yè)，許多復(fù)雜美觀的設(shè)計(jì)作品將更容易實(shí)現(xiàn)。

3.1.4 打破技術(shù)壁壘。就3D打印技術(shù)的先進(jìn)性而言，已經(jīng)突破了設(shè)計(jì)的界限，呈現(xiàn)出不同于傳統(tǒng)服飾的視覺效果。可實(shí)現(xiàn)常規(guī)面料無法完成的概念，并且不再拘泥于傳統(tǒng)的制造技術(shù)，使服飾的款式和結(jié)構(gòu)更加豐富。

3.2 3D打印在服飾領(lǐng)域的發(fā)展前景

3D打印技術(shù)近年來新興的一種革命性產(chǎn)業(yè)技術(shù)受到國際社會(huì)的廣泛關(guān)注。首先大量的研發(fā)投入完善了3D打印的技術(shù)層面，使3D打印機(jī)功能更強(qiáng)、成本更低、速度更快。其次打印材料不斷更新?lián)Q代，使3D打印機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛，并且打印的設(shè)備和產(chǎn)品的成型方式還在不斷發(fā)展。所以3D打印的發(fā)展前景廣闊，相信在未來在多個(gè)不同的領(lǐng)域中的應(yīng)用會(huì)更加廣泛。

3.2.1 服飾專用的3D打印設(shè)備。目前市面上還沒有針對(duì)服飾專門開發(fā)的打印設(shè)備，許多學(xué)者還致力于設(shè)備的研究?？山Y(jié)合3D虛擬試衣等多種相關(guān)設(shè)備進(jìn)行緊密結(jié)合研究，從而提高成衣和飾品的產(chǎn)出效率和校準(zhǔn)設(shè)計(jì)。

3.2.2 面向多彩多材料打印發(fā)展?，F(xiàn)有的3D打印材料顏色較之傳統(tǒng)的服飾色彩更為單調(diào)，許多公司還在不斷開發(fā)新的線材。可拓寬材料的顏色并融合多種材料進(jìn)行打印嘗試，服飾品將會(huì)呈現(xiàn)與以往大不同的效果。

4 結(jié)語

盡管經(jīng)歷了若干年的發(fā)展，3D 打印技術(shù)已經(jīng)逐步完善，并在諸多領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用，具備了制造復(fù)雜造型的能力，但應(yīng)用于服飾實(shí)踐仍然存在一些挑戰(zhàn)。未來的進(jìn)一步發(fā)展需要加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研的合作，從政策支持、應(yīng)用推廣、技術(shù)研發(fā)等方面共同推進(jìn) 3D 打印技術(shù)在服飾設(shè)計(jì)中的應(yīng)用和普及。目前3D打印技術(shù)仍在不斷發(fā)展，相信隨著技術(shù)的完善和市場的發(fā)展，對(duì)3D打印的材料、色彩、便捷性等方面展開進(jìn)一步的研，一定能對(duì)服飾設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)有所助力。