3D打印技術(shù)在紡織服飾產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用與發(fā)展

楊 婧

（運(yùn)城學(xué)院，山西 運(yùn)城 044000）

在數(shù)字化仿真技術(shù)逐漸成熟的現(xiàn)代社會(huì)，紡織服飾產(chǎn)品設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性和發(fā)展前景是行業(yè)潛在價(jià)值的重要體現(xiàn)。隨著衣食住行的基本需求逐漸延伸出人性化和時(shí)尚化的精神需求，紡織服飾產(chǎn)品的設(shè)計(jì)多樣化、材料創(chuàng)新性需要進(jìn)行突破。同時(shí)，創(chuàng)新及變革需要設(shè)計(jì)者大量的思維過程及必要的勞動(dòng)時(shí)間，而設(shè)計(jì)與實(shí)物的落差往往是抑制商品價(jià)值的鴻溝。在保持真實(shí)化的同時(shí)體現(xiàn)設(shè)計(jì)靈感，這是設(shè)計(jì)者及生產(chǎn)商都期望的。

如今，3D打印技術(shù)逐漸市場化，先進(jìn)技術(shù)已經(jīng)不再只是為機(jī)械零部件提供可視化服務(wù)，而是隨著材料技術(shù)以及數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，體現(xiàn)在生活中的產(chǎn)品設(shè)計(jì)上，其中不乏紡織服裝產(chǎn)品。3D打印技術(shù)為設(shè)計(jì)者及生產(chǎn)商提供了折中的方式，不但使靈感設(shè)計(jì)最大化，還兼具工業(yè)化生產(chǎn)的必要功能，通過工業(yè)化、規(guī)?；?、智能化的生產(chǎn)模式，可以將3D打印技術(shù)融入各類產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中并進(jìn)行有機(jī)組合。

1 3D打印技術(shù)在紡織服飾產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用與特點(diǎn)

3D打印技術(shù)是一種快速成型技術(shù)，又稱逆向工程或增材制造（Additive Manufacturing，AM）。其采用3D數(shù)字技術(shù)打印機(jī)完成產(chǎn)品制造，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用金屬粉末、陶瓷、碳纖維增強(qiáng)塑料和高分子凝膠等材料，通過分層打印和疊加成型的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design，CAD）[1]。

紡織服飾產(chǎn)品設(shè)計(jì)適應(yīng)性需求較為廣泛，且已經(jīng)超出最基本的功能性需求而存在于現(xiàn)代社會(huì)，這種適應(yīng)性需求是體現(xiàn)個(gè)性價(jià)值及表達(dá)自我的重要媒介。紡織服飾產(chǎn)品的發(fā)展逐漸側(cè)重面料、版型及產(chǎn)品設(shè)計(jì)上的創(chuàng)新，這對(duì)服飾產(chǎn)品生產(chǎn)中的各項(xiàng)環(huán)節(jié)、任務(wù)、制作工藝提出了具體要求。面對(duì)這樣的挑戰(zhàn)，3D打印技術(shù)在紡織服飾產(chǎn)品中的應(yīng)用價(jià)值便凸顯出來。

1.1 個(gè)性化展現(xiàn)

在現(xiàn)代社會(huì)，服飾產(chǎn)品設(shè)計(jì)的個(gè)性化理念已經(jīng)不再是“紙上談兵”，服飾產(chǎn)品設(shè)計(jì)可以在個(gè)性化定制和自我表達(dá)的自由創(chuàng)意上大放異彩，這和現(xiàn)代商品環(huán)境下的精神需求相契合。同時(shí)，3D打印技術(shù)在材料以及成型技術(shù)上逐漸表現(xiàn)出多元化，也為服飾產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可行性提供了更多的參考。

1.2 創(chuàng)意轉(zhuǎn)化生產(chǎn)

3D打印技術(shù)及其衍生的生產(chǎn)方式的變革，會(huì)為服飾產(chǎn)品設(shè)計(jì)在創(chuàng)意轉(zhuǎn)化上提供更多的可能性。好的設(shè)計(jì)不再因?yàn)橹谱骷凹庸ぜ夹g(shù)等無法實(shí)現(xiàn)，而產(chǎn)品設(shè)計(jì)的形式和方法也會(huì)成為整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的核心部分，同時(shí)也為生產(chǎn)過程節(jié)省了更多的時(shí)間，延長了商品的生命周期，進(jìn)而源源不斷地生產(chǎn)出新的商品投入市場，為商家和企業(yè)帶來更多創(chuàng)造價(jià)值的機(jī)會(huì)。

1.3 綠色環(huán)保節(jié)約

基于3D打印技術(shù)的強(qiáng)塑造特點(diǎn)，在材料及數(shù)字化技術(shù)的幫助下，能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)的物件構(gòu)造，避免在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中產(chǎn)生材料過剩的情況。一方面，節(jié)約環(huán)保符合現(xiàn)代綠色工業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)；另一方面，也避免了不必要的成本和物料浪費(fèi)。3D打印技術(shù)在紡織服飾產(chǎn)品上的應(yīng)用，增加了新型環(huán)保材料的使用機(jī)會(huì)，更多的“回收物”可以變廢為寶，并在服飾類商品中發(fā)揮重要作用。

2 3D打印技術(shù)對(duì)紡織服飾產(chǎn)品的發(fā)展影響

3D打印技術(shù)有黏結(jié)成形、光敏成形、熔融成形、選擇性激光燒結(jié)成形4種成形方法[2]，其材料適應(yīng)性情況如表1所示。

表1 3D打印技術(shù)成形方法的材料適應(yīng)性

成形方式的多樣化是目前3D打印技術(shù)在紡織服裝行業(yè)發(fā)展成熟的見證。黏結(jié)成形技術(shù)是紡織類產(chǎn)品設(shè)計(jì)在著色工藝上發(fā)展成熟的表現(xiàn)，具體是將著色劑與黏合材料相結(jié)合，形成薄層并進(jìn)行著色。光敏技術(shù)是運(yùn)用光敏材料（UV樹脂），在光作用下堆積成形進(jìn)行制造。熔融成形則是通過熱塑性材料在高溫腔體中熔化，形成液體，再被噴頭均勻噴出并疊加成形[3]。由此可見，這些技術(shù)的應(yīng)用改變了紡織服飾產(chǎn)品的制造方式，甚至影響到服飾產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)模式，因此，3D打印技術(shù)對(duì)紡織服飾產(chǎn)品有著深遠(yuǎn)影響。

在現(xiàn)代服裝行業(yè)，個(gè)性化的主導(dǎo)消費(fèi)逐漸成為發(fā)展趨勢(shì)，個(gè)性定制化、材料綜合化、限量版設(shè)計(jì)已經(jīng)成為市場的主流趨勢(shì)之一?；诖?，3D打印技術(shù)結(jié)合相關(guān)產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，在紡織服飾產(chǎn)品的生產(chǎn)模式上，也會(huì)逐漸形成更具特色的新變化，服飾產(chǎn)品將獲得更多的附加價(jià)值。

2.1 延伸性功能

除了適用性，紡織類織造材料附加了更多的功能，為服裝設(shè)計(jì)創(chuàng)造了更多的價(jià)值，而相同勞動(dòng)時(shí)間下的生產(chǎn)方式難以形成多功能性，因此，對(duì)比傳統(tǒng)的紡織材料工藝，運(yùn)用3D打印技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品屬性及延伸性其實(shí)更具競爭優(yōu)勢(shì)。

除了視覺上的良好表現(xiàn)，3D打印技術(shù)還可使織物充分發(fā)揮阻燃、防紫外線、防污等實(shí)用功能。與一般生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的濕法技術(shù)等傳統(tǒng)工藝相比，3D打印技術(shù)可以在保證織物美觀的同時(shí)，使相關(guān)功能性元件結(jié)構(gòu)化，使紡織品在制造環(huán)節(jié)可以將功能元件在織物基底上打印成形，保證產(chǎn)品的機(jī)械韌度，如圖1所示。

圖1 織物上的3D打印件

2.2 材料的穩(wěn)固性功能

除了多功能性，紡織服飾產(chǎn)品材料的穩(wěn)固性也是3D打印技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)秀表現(xiàn)。這一優(yōu)勢(shì)為服裝類商品的日常維護(hù)帶來了更多的便利。

不同于傳統(tǒng)濕法加工的工藝方式，3D打印技術(shù)在材料著色及防腐等工序上，可以從細(xì)微的多層結(jié)構(gòu)中增強(qiáng)涂料與織物之間的黏合性，使織物基底與功能性涂料的結(jié)合更為牢靠，耐磨性、持久性以及穩(wěn)固性較傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品表現(xiàn)更佳。

同時(shí)，對(duì)于機(jī)械預(yù)處理的紡織材料，可以通過3D打印技術(shù)進(jìn)行化學(xué)方法干預(yù)，改變表面材料與基底織物的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，從微觀層面實(shí)現(xiàn)新面料的功能優(yōu)化。

3 3D打印技術(shù)在紡織服飾產(chǎn)品中的發(fā)展預(yù)測(cè)

針對(duì)3D打印技術(shù)在紡織服飾產(chǎn)品中的應(yīng)用適應(yīng)性及其在產(chǎn)品發(fā)展過程中呈現(xiàn)的效果預(yù)期性，本研究結(jié)合紡織服飾產(chǎn)品設(shè)計(jì)的發(fā)展需求，從行業(yè)和市場出發(fā)，以現(xiàn)有的數(shù)據(jù)為理論支撐進(jìn)行預(yù)測(cè)。

對(duì)于目前已經(jīng)存在于市場并應(yīng)用3D打印技術(shù)生產(chǎn)的紡織服飾產(chǎn)品，利用相關(guān)產(chǎn)品在市場上的供求關(guān)系進(jìn)行灰色預(yù)期化模型的創(chuàng)建和分析（表2）；此外，也需要考慮到其他方面的影響，雖然采集到的數(shù)據(jù)受到多因素的影響，但參考相關(guān)行業(yè)專家的評(píng)價(jià)性意見進(jìn)行模糊預(yù)測(cè)，仍然具有一定的研究價(jià)值。

表2 3D打印技術(shù)生產(chǎn)服飾類產(chǎn)品的產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)存在的諸多可變因素，可設(shè)其產(chǎn)量為區(qū)間灰數(shù)，如表3所示，并對(duì)其每一個(gè)部分加對(duì)應(yīng)的白化權(quán)函數(shù)。

表3 3D打印技術(shù)生產(chǎn)服飾類產(chǎn)品的產(chǎn)量區(qū)間灰數(shù)

3.1 模型構(gòu)建

依照灰色馬爾科夫預(yù)測(cè)模型，針對(duì)數(shù)據(jù)區(qū)間灰數(shù)進(jìn)行函數(shù)構(gòu)建，首先進(jìn)行列變換。

（1）中間層面積序列：S0=（18.25，19.40，20.15，21.75）。

（2）中間層坐標(biāo)序列：W0=（131.72，295.25，571.22，1 043.22）。

（3）起點(diǎn)過渡層面積序列：S-=（13.75，14.80，15.80，17.40）。

（4）止點(diǎn)過渡層面積序列：S+=（11.75，12.70，14.00，14.95）。

依照行業(yè)專家意見以及合理化建議的評(píng)分，代入?yún)?shù)計(jì)算。

依照序列參數(shù)及DGM（1，1）模型參數(shù)[4]，進(jìn)一步計(jì)算可得預(yù)測(cè)模型的模擬值與模擬誤差，如表4所示。

3.2 結(jié)論

從預(yù)測(cè)計(jì)算結(jié)果可以看出，相對(duì)誤差值基本小于4%，證明預(yù)測(cè)模型存在一定的數(shù)理意義，同時(shí)也證明在近5年時(shí)間內(nèi)，3D打印技術(shù)在紡織服飾產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的使用情況符合預(yù)期的市場投入量，并呈現(xiàn)出逐漸接近的結(jié)果，與本研究所構(gòu)想的內(nèi)容一致。

4 結(jié)語

3D打印技術(shù)在紡織服飾產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，為生產(chǎn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)增加了更多的附加價(jià)值。針對(duì)現(xiàn)代紡織類產(chǎn)品的新供需關(guān)系，基于數(shù)字化技術(shù)的3D打印技術(shù)在傳統(tǒng)紡織行業(yè)的應(yīng)用，可以在紡織生產(chǎn)中起到促進(jìn)作用，并為其他傳統(tǒng)手工藝的應(yīng)用與發(fā)展提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，3D打印技術(shù)的發(fā)展將帶動(dòng)紡織服飾產(chǎn)品的不斷進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，改變紡織行業(yè)的生產(chǎn)方式，提高生產(chǎn)效率與產(chǎn)品設(shè)計(jì)的多樣性，發(fā)揮重要的科技作用。