基于3D打印技術(shù)的服裝設(shè)計(jì)創(chuàng)新研究

劉洋

（沈陽化工大學(xué)，遼寧 沈陽110000）

3D 打印技術(shù)是2D 打印切片逐層黏合的三維產(chǎn)品制造技術(shù)，通過采用工業(yè)印刷技術(shù)，能夠避免人工謄抄的錯(cuò)誤問題，還能夠提高信息傳輸時(shí)效性與準(zhǔn)確性。在現(xiàn)代服裝設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)局限性逐漸暴露，被稱為可能是第三次工業(yè)革命開端的3D 打印技術(shù)，在很大程度上改變了服裝設(shè)計(jì)模式。通過采用3D 打印技術(shù)，使得服裝設(shè)計(jì)方法得以全面創(chuàng)新，相比于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法而言，3D 打印技術(shù)具有更多的優(yōu)勢，能夠全面推動(dòng)服裝設(shè)計(jì)創(chuàng)新。

1 3D 打印技術(shù)簡要分析

3D 打印技術(shù)是以數(shù)字化模型為基礎(chǔ)的一項(xiàng)快速成型技術(shù)，對(duì)于部分具有黏合性的材料，利用2D 打印方法對(duì)基礎(chǔ)三維物體，相比于二維打印技術(shù)使得空間維度增加。

1.1 3D 打印技術(shù)的基本概念

3D 打印技術(shù)應(yīng)用在服裝設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，能夠使得服裝設(shè)計(jì)構(gòu)思與最終成型實(shí)現(xiàn)一致，在各個(gè)環(huán)節(jié)中都能夠利用數(shù)字控制的方式完成，且所有形狀與結(jié)構(gòu)都能過每一層的逐層變化界面與前一層自動(dòng)連接制造三維形態(tài)?，F(xiàn)階段，3D 打印技術(shù)主要包括擠壓技術(shù)、線裝技術(shù)、粒末技術(shù)、粉末層噴頭技術(shù)、層壓技術(shù)以及光聚合技術(shù)等多種形式，擠壓技術(shù)主要是利用對(duì)具有熱塑性材料進(jìn)行逐層擠壓的方式進(jìn)行打?。痪€裝技術(shù)通?？梢栽诤辖鹬羞M(jìn)行應(yīng)用；粒末技術(shù)主要應(yīng)用在技術(shù)、陶瓷等粉末打印中；粉末層噴頭技術(shù)也就是石膏打印技術(shù)，只在石膏材料中應(yīng)用；層壓技術(shù)的打印材料對(duì)象較多，包括金屬膜、紙張以及塑料薄膜等；光聚合技術(shù)的打印材料主要為硬化樹脂，利用對(duì)光的控制逐層硬化液態(tài)材料，使其能夠成型。

利用3D 打印技術(shù)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)，需要對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維建模處理，之后通過分層技術(shù)將模型進(jìn)行切片處理，每一片路徑打印后都需要進(jìn)行黏合[1]。

1.2 3D 打印技術(shù)在服裝設(shè)計(jì)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

在2010 年前后，荷蘭某時(shí)裝設(shè)計(jì)師開始將3D 打印技術(shù)應(yīng)用在服裝設(shè)計(jì)中，在其作品中展現(xiàn)出了3D 打印技術(shù)的良好造型能力，極高的精度無法通過傳統(tǒng)工藝實(shí)現(xiàn)，從而使得具有極強(qiáng)立體感的服裝開始出現(xiàn)。盡管服裝無法達(dá)到具有立體建筑感的立體主義設(shè)計(jì)效果，但是所設(shè)計(jì)的固裝產(chǎn)品質(zhì)地較硬，難以實(shí)現(xiàn)正常的穿脫，只是作為展示性展品在模特身上進(jìn)行組裝，拆卸后則成為零件狀態(tài)；在2015 年的時(shí)裝周中，某設(shè)計(jì)師采用3D 打印技術(shù)，應(yīng)用了柔軟的質(zhì)感，在貼合人體曲線的基礎(chǔ)上，展現(xiàn)出了3D打印技術(shù)的效果，所設(shè)計(jì)的服裝不僅具有良好的觀賞性，同時(shí)具有實(shí)用性。3D 打印技術(shù)在服裝領(lǐng)域的應(yīng)用經(jīng)過一段時(shí)間發(fā)展后，從無法正常穿脫的硬質(zhì)服裝逐漸發(fā)展到可以穿脫的柔性服裝，3D 打印技術(shù)采用的設(shè)備、方式以及材料等都出現(xiàn)了很大的變化，如圖1。我國3D 打印行業(yè)起步時(shí)間較晚，當(dāng)前較為領(lǐng)先的為龍尼科技打印的3D 服裝，可以打印硬質(zhì)與柔性兩種不同材料，所以我國3D 打印服裝領(lǐng)域雖然起步較晚，但是技術(shù)創(chuàng)新能力較強(qiáng)，整體發(fā)展速度較快[2]。

圖1 磁性組件和改進(jìn)的立體光固化3D 打印機(jī)示意圖

1.3 3D 打印服裝材料分析

現(xiàn)階段，3D 打印技術(shù)在服裝領(lǐng)域中的應(yīng)用，主要以FDM、SLS 以及SLA 三種工藝為主，F(xiàn)DM 是指將塑膠材料進(jìn)行加熱熔化后，利用機(jī)器擠壓到固定位置凝固成型；SLS 技術(shù)是指將粉末材料加熱后，利用高效激光進(jìn)行燒結(jié)打印處理，使其能夠成型；SLA 技術(shù)是指通過紫外光對(duì)液態(tài)材料進(jìn)行掃描處理，每一次掃描都會(huì)形成一層較薄的切片，從而完成三維模型構(gòu)建。不同技術(shù)對(duì)應(yīng)的材料具有一定差異，比如PLA 材料的打印溫度在195～210 ℃范圍內(nèi)，具有不易變形、立體感較強(qiáng)以及完成度較高的優(yōu)勢，但是柔韌性較差，且質(zhì)感較為僵硬；ABS 材料的打印溫度在230～250 ℃范圍內(nèi)，具有不易變形、立體感強(qiáng)的優(yōu)勢，但是柔韌性較差，質(zhì)感較為僵硬，且不適合家用；TPE 材料的打印溫度在220～320 ℃范圍內(nèi)，具有不易變形、質(zhì)感柔軟以及韌性較好的優(yōu)勢，但是造價(jià)較高，且當(dāng)前接受度較低；未來8000 樹脂材料的打印溫度在210～230 ℃范圍內(nèi)，具有時(shí)效性較好、立體感較強(qiáng)以及完成度較高的優(yōu)勢，但是質(zhì)感較為僵硬，且容易出現(xiàn)破碎問題；塑料粉末材料的打印溫度在180～200 ℃范圍內(nèi)，具有利用率高以及不需要支構(gòu)等優(yōu)勢，但是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)較為疏松，且存在一定的有毒粉塵[3]。

2 3D 打印技術(shù)在服裝設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新實(shí)踐

將3D 打印技術(shù)應(yīng)用在服裝設(shè)計(jì)中，首先需要完成服裝設(shè)計(jì)方案的圖紙繪制，對(duì)服裝的外形、尺寸以及弧度等數(shù)據(jù)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)；之后需要在三維軟件中構(gòu)建服裝產(chǎn)品的立體模型，模型設(shè)計(jì)需要考慮到服裝的支撐力、最優(yōu)厚度以及產(chǎn)品最終效果，支撐力是服裝產(chǎn)品能夠成型的決定性因素，最優(yōu)厚度是保證服裝設(shè)計(jì)效果以及打印技術(shù)應(yīng)用效果的基礎(chǔ)，產(chǎn)品效果對(duì)于三維圖紙的設(shè)計(jì)方案具有指導(dǎo)性作用；之后需要將服裝產(chǎn)品進(jìn)行打印處理，不同產(chǎn)品對(duì)于打印設(shè)備以及材料的要求不同，為了確保服裝3D 打印整體效果，需要做好服裝產(chǎn)品、打印設(shè)備以及打印材料的統(tǒng)一化處理；最后，需要對(duì)服裝產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化處理，主要是修復(fù)3D 打印過程中存在的缺陷型問題，并構(gòu)建實(shí)際服裝產(chǎn)品與三維設(shè)計(jì)方案數(shù)據(jù)庫，為后續(xù)的服裝打印生產(chǎn)提供基礎(chǔ)。

2.1 確定3D 打印設(shè)備與材料

服裝構(gòu)件的3D 打印材料、3D 打印設(shè)備分別采用未來8000樹脂與3D 激光固化打印設(shè)備；打印材料為液體狀態(tài)，聚合固化條件設(shè)計(jì)為350 nm 波長的紫外光，打印精度能夠達(dá)到100 um。未來8000 樹脂材料具有打印成本較低、精度較高、時(shí)效性良好以及裝配性良好等優(yōu)勢，打印后產(chǎn)品表面較為光滑，打印可以利用絲印技術(shù)、電鍍技術(shù)以及噴漆技術(shù)等方式進(jìn)行處理；未來8000樹脂材料的熱變形溫度為45 ℃，抗拉伸強(qiáng)度為46 MPa，彎曲強(qiáng)度為66 MPa，吸水率為0.5%；所采用3D 打印設(shè)備能夠打印的尺寸較大，且精度能夠滿足需求。

2.2 零件成型處理

在服裝3D 打印技術(shù)應(yīng)用過程中，其基本流程為：（1）對(duì)服裝產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維建模處理。（2）采用分層技術(shù)進(jìn)行切片，每片路徑數(shù)據(jù)經(jīng)過掃描后，能夠精確地控制在激光器與升降臺(tái)的工作模式，在激光器紫外線光大道固化套件后，利用計(jì)算機(jī)數(shù)控方式照射液態(tài)未來8000 樹脂材料表面，使其能夠固化為一層切片，之后升降臺(tái)會(huì)下降到第二層切片的位置中，按照該順序規(guī)劃構(gòu)成每層切片，實(shí)現(xiàn)與上一層的黏合，在服裝產(chǎn)品打印完成后，從液體中整體拉出。（3）最后需要做好后期的優(yōu)化處理，在服裝產(chǎn)品全部打印完成后，用砂紙對(duì)其進(jìn)行細(xì)化處理，使得服裝產(chǎn)品的各個(gè)立面更加光滑，保證其良好的光澤度。

2.3 服裝制作

采用3D 打印技術(shù)處理的服裝，其構(gòu)件質(zhì)地較硬，無法與人體實(shí)現(xiàn)良好的貼合，需要與傳統(tǒng)面料進(jìn)行結(jié)合，在保證服裝產(chǎn)品科技感的基礎(chǔ)上，提升3D 打印服裝穿著舒適度。在本次設(shè)計(jì)中，服裝采用的面料特點(diǎn)與花紋，能夠與3D 打印材料、紋樣保持一致；采用雙層螺紋織物方式，具有良好的彈性，不僅能夠與人體實(shí)現(xiàn)良好的貼合，同時(shí)具有充分的韌性，使得3D 打印服裝不會(huì)出現(xiàn)變形問題；采用花紋設(shè)計(jì)感較好，底色和鏤空的3D 打印衣片融合，立體造型能夠透出底布的特點(diǎn)[4]。

3 3D 打印技術(shù)在服裝設(shè)計(jì)中的應(yīng)用問題與發(fā)展

通過上文的分析可以明確，3D 打印技術(shù)已經(jīng)在服裝設(shè)計(jì)領(lǐng)域取得較為廣泛的應(yīng)用，但是由于3D 打印技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)缺乏，與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)存在較大差異，當(dāng)前在具體應(yīng)用中還存在著一些問題，導(dǎo)致3D 打印技術(shù)的優(yōu)勢難以無法全面發(fā)揮。

3.1 3D 打印技術(shù)應(yīng)用局限性分析

首先，發(fā)展3D 打印服裝打印技術(shù)受到成本的限制，較高的成本使得3D 打印服裝難以順利浸入市場，盡管3D 打印技術(shù)已經(jīng)可以在不同質(zhì)感、不同材料的服裝設(shè)計(jì)中應(yīng)用，但是3D 打印服裝的市場價(jià)格依然較高，使得3D 打印服裝難以進(jìn)入群眾的生活，無法成為主流服飾。其次，3D 打印服裝設(shè)計(jì)師與模型建造師難以對(duì)服裝產(chǎn)品達(dá)到一致意見，所以要求3D 打印服裝設(shè)計(jì)人員能夠熟練地應(yīng)用3D 打印技術(shù)以及相關(guān)建模技術(shù)，3D 打印服裝的設(shè)計(jì)對(duì)于設(shè)計(jì)人員的專業(yè)技術(shù)能力具有更高的要求，當(dāng)前大部分設(shè)計(jì)師都無法熟練應(yīng)用3D 設(shè)計(jì)軟件，需要較高的學(xué)習(xí)成本與時(shí)間，從而導(dǎo)致3D 打印技術(shù)難以在服裝設(shè)計(jì)領(lǐng)域中普及，雖然3D 打印設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)家用，設(shè)計(jì)師能夠按照自身的想法完成服裝設(shè)計(jì)，但是通常設(shè)計(jì)師無法自主建模，從而導(dǎo)致3D 打印技術(shù)的推廣難度較高。最后，3D 打印服裝與傳統(tǒng)服飾的制作方式不同，3D 打印技術(shù)的三維掃描方式能夠?qū)Ω呔犬a(chǎn)品進(jìn)行復(fù)制與打印，還能夠沒有誤差地對(duì)服裝進(jìn)行打印，從而會(huì)導(dǎo)致服裝設(shè)計(jì)版權(quán)受到侵害，在服裝設(shè)計(jì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)方面存在著一定局限性問題，容易引起知識(shí)產(chǎn)權(quán)糾紛問題[5]。

3.2 3D 打印技術(shù)在服裝設(shè)計(jì)中的應(yīng)用創(chuàng)新策略

雖然3D 打印技術(shù)在服裝設(shè)計(jì)領(lǐng)域具有眾多的優(yōu)勢，但是依然不可避免地存在著一些局限性問題，為了能夠推動(dòng)我國服裝設(shè)計(jì)領(lǐng)域創(chuàng)新發(fā)展，需要明確3D 打印技術(shù)在服裝設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的發(fā)展性，具體包括如下幾項(xiàng)優(yōu)化措施：（1）3D 打印服裝產(chǎn)品價(jià)格會(huì)隨著技術(shù)的不斷成熟而降低，從而逐漸被群眾接受與認(rèn)可，在基礎(chǔ)生產(chǎn)設(shè)施與技術(shù)水平達(dá)到一定程度后，針對(duì)3D打印服裝領(lǐng)域的投資會(huì)不斷提升，從而形成3D 打印服裝產(chǎn)業(yè)模式，3D 打印服裝的生產(chǎn)成本自然就會(huì)降低，所以需要不斷加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施完善，并加強(qiáng)對(duì)投資的吸引，使得3D 打印服裝的生產(chǎn)成本能夠得到均攤，進(jìn)而降低與優(yōu)化3D 打印服裝市場價(jià)格，使其達(dá)到群眾可接受的價(jià)格范圍內(nèi)，是促進(jìn)3D 打印服裝行業(yè)發(fā)展的有效措施，在具有廣闊市場消費(fèi)空間的基礎(chǔ)上，能夠推動(dòng)3D 打印服裝產(chǎn)業(yè)發(fā)展。（2）在3D 打印技術(shù)日益成熟的形勢下，3D 打印服裝的虛擬試衣技術(shù)更加人性化，通過虛擬試穿技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)3D 打印服裝的網(wǎng)絡(luò)化定制，符合當(dāng)前服裝行業(yè)網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的趨勢，通過虛擬機(jī)器人模型，能夠?yàn)橄M(fèi)者提供虛擬試穿服務(wù)，從而能夠按照消費(fèi)者的自身需求，對(duì)3D 打印服裝的細(xì)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，能夠有效提升3D 打印服裝市場競爭力，還能夠降低傳統(tǒng)服裝領(lǐng)域中模型、倉儲(chǔ)等環(huán)節(jié)的成本支出，進(jìn)一步降低3D 打印服裝的生產(chǎn)成本，能夠按照消費(fèi)者的身體特征，對(duì)3D 打印服裝的具體細(xì)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，拉近3D 打印服裝設(shè)計(jì)與消費(fèi)者之間的距離，還能夠提升溝通交流效率，使得3D打印服裝的建模處理等難度不斷降低，所以需要加強(qiáng)對(duì)虛擬試穿技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新[6]。（3）需要做好3D 打印服裝產(chǎn)品的產(chǎn)權(quán)保護(hù)工作，健全相關(guān)法律法規(guī)體系，保證3D 打印服裝產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)能夠得到保護(hù)，從而能夠激發(fā)設(shè)計(jì)人員積極性，在3D 打印服裝領(lǐng)域形成以創(chuàng)新為推動(dòng)力的發(fā)展模式，避免3D打印服裝知識(shí)產(chǎn)權(quán)擁有者的合法權(quán)益受到侵害，需要在法律以及法規(guī)方面不斷進(jìn)行完善，確保3D 打印服裝領(lǐng)域健康發(fā)展，避免抄襲、侵權(quán)等問題發(fā)生，引導(dǎo)3D 打印服裝行業(yè)不斷向前發(fā)展，需要相關(guān)部門以及管理人員做好基礎(chǔ)性工作。

4 結(jié)束語

綜上所述，本文簡要闡述了3D 打印技術(shù)的基本內(nèi)涵與應(yīng)用現(xiàn)狀，并結(jié)合具體實(shí)例對(duì)3D 打印技術(shù)的應(yīng)用方式進(jìn)行分析，最后總結(jié)了當(dāng)前3D 打印技術(shù)在服裝設(shè)計(jì)領(lǐng)域中應(yīng)用存在問題，提出對(duì)應(yīng)的解決措施，希望能夠?qū)ξ覈b設(shè)計(jì)人員起到一定的借鑒與幫助作用，不斷提高3D 打印技術(shù)應(yīng)用水平，推動(dòng)設(shè)計(jì)理念創(chuàng)新。