3D打印技術(shù)在現(xiàn)代服裝中的運用

巫朝港

摘 要：隨著計算機科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，3D打印技術(shù)已經(jīng)攻克了諸多技術(shù)難關(guān)。目前已經(jīng)應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，3D打印機的使用推動了生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)換與技術(shù)的革新。其在服裝領(lǐng)域的運用，拓展服裝設(shè)計師的思維，縮短產(chǎn)品成型的周期，節(jié)約生產(chǎn)成本，提高資源的利用率。其在服裝行業(yè)的運用，使得服裝設(shè)計擺脫了對傳統(tǒng)工藝的依賴。并且依靠科學(xué)技術(shù)使服裝從設(shè)計到生產(chǎn)完成了華麗的轉(zhuǎn)型，3D打印技術(shù)的提升給服裝行業(yè)帶來了新的發(fā)展機遇。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù)；服裝快速成型

近年來，3D打印技術(shù)作為具有現(xiàn)代工業(yè)革命意義的快速成型技術(shù)，當(dāng)前備受世界各國的廣泛關(guān)注，現(xiàn)階段社會上掀起一股3D打印技術(shù)競相研發(fā)的浪潮。3D打印技術(shù)以數(shù)字化、人工智能化及新型材料的使用為特點的制造模式，被譽為“第三次工業(yè)革命”的主要標(biāo)志，它與信息技術(shù)、精密機械、材料科學(xué)、控制技術(shù)等多個科學(xué)范疇緊密相關(guān)。隨著3D打印技術(shù)難關(guān)的不斷攻克，三維打印必然成為推動社會發(fā)展的第一生產(chǎn)力。如今，這一技術(shù)已逐步成熟并在各個領(lǐng)域得到廣泛運用，人們以計算機以數(shù)字模型為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，通過電腦技術(shù)控制分層打印各個層面，然后逐層地將材料疊加起來生成一個完整的三維實體物。目前，3D打印技術(shù)主要應(yīng)用于各種產(chǎn)品模型、航天航空、醫(yī)療器械、藝術(shù)設(shè)計、電子產(chǎn)品等不同領(lǐng)域，其生產(chǎn)的主要材料是塑料、樹脂、陶瓷、金屬、橡膠、細(xì)胞組織等可黏合性材料。

1 3D打印技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

3D打印技術(shù)最先出現(xiàn)于20世紀(jì)90年代，3D打?。?Dpirnters）也被稱為三維打印或立體打印，最早由美國麻省理工工學(xué)院于1993年開發(fā)。3D打印技術(shù)的基本原理是通過印刷層，一般用CAD軟件，CAD信息接收后，機器翻譯成三維空間信息三維打印機可以識別，然后分層，得到每層的二維信息。個別打印機原理不同，但基本原理是相同的，首先制成了第一層材料，燒結(jié)（或通過激光加熱。冷凝），再在第一材料層疊加材料的第二層，直到所有的材料層完成，一起放到三維樣品，這樣一個完整的產(chǎn)品就可以呈現(xiàn)出來。目前，3D打印關(guān)鍵技術(shù)主要掌握在美國、日本及歐洲的發(fā)達(dá)國家。3D打印技術(shù)在國外飛速發(fā)展，在全球的三維立體打印行業(yè)中，美國3D Systems和Stratasys公司的產(chǎn)品占據(jù)了大多數(shù)市場份額。與此同時，比利時的iMaterialise和荷蘭的Shapeways等公司都具有較強的技術(shù)實力，在業(yè)內(nèi)有很強大的研發(fā)團(tuán)隊。20世紀(jì)90年代，國內(nèi)多所高校陸續(xù)展開了對3D打印技術(shù)的自主研發(fā)。主要有華中科大、清華大學(xué)、西安交大等高校團(tuán)隊，其中，在現(xiàn)代成型學(xué)理論、分層實體制造、FDM工藝等領(lǐng)域清華大學(xué)取得了優(yōu)異的創(chuàng)新成果；在快速制造業(yè)中心、影響大型復(fù)雜制件整體成型的關(guān)鍵技術(shù)方面華中科大亦成就非凡；而西交大也突破了多個技術(shù)難關(guān)，研發(fā)了三維打印噴頭、光固化成型系統(tǒng)材料，其成型精度達(dá)到0.2mm。由于國內(nèi)的科研團(tuán)隊規(guī)模還比較小，以及科研設(shè)備相對落后。通過對比，國內(nèi)的3D打印技術(shù)與國外的研發(fā)還存在很長的路程，相差甚遠(yuǎn)。當(dāng)前，國產(chǎn)3D打印機要想運用到工業(yè)制造中，必須在打印精度、打印速度、打印尺寸和軟件開發(fā)等方面取得創(chuàng)新和改進(jìn)，三維技術(shù)水平有待大幅度提高。國外有專家曾經(jīng)預(yù)言，中國作為世界最大的工業(yè)制造國家，預(yù)計將成為全球最大的增材制造大國。那么，在服裝領(lǐng)域3D打印技術(shù)又能發(fā)揮怎樣的優(yōu)勢呢？

2 3D打印技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

3D打印技術(shù)在服裝領(lǐng)域與傳統(tǒng)加工模式相比，具備以下優(yōu)勢：

（1）提高衣服的質(zhì)量。目前，市面上流通的成衣有一些制作比較粗糙，難免會有些瑕疵。這是由于傳統(tǒng)的制造模式可能存在缺陷。但是，通過計算機三維打印技術(shù)繪制三維模型，以STL文件格式發(fā)送到3D打印機，3D打印機識別薄層切片和完成文件輸出。這種制作模式就完全可以達(dá)到理想的效果，因為3D打印機的精度基本都可以控制在0.3mm以內(nèi)，而傳統(tǒng)工藝的制造是難以達(dá)到的。

（2）縮短產(chǎn)品成型周期?？焖俪尚痛蛴〖夹g(shù)減少了傳統(tǒng)工藝的制作模具和制作工序，可直接利用電腦結(jié)合服裝CAD和快速凝固激光材料等軟件技術(shù)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)實現(xiàn)三維打印，從而得到實體物件，極大縮減了生產(chǎn)周期。而傳統(tǒng)制作模式需要服裝樣品，制作樣版、裁剪面料、縫合裁片，生產(chǎn)周期比較漫長。在快速消費的今天，時間就是金錢，同時可以根據(jù)市場需求自行調(diào)節(jié)生產(chǎn)需要，無需大量庫存。

（3）節(jié)約產(chǎn)品成本，節(jié)約能源。3D打印技術(shù)在生產(chǎn)成衣之前基本無需任何材料的消耗，同時可以使生產(chǎn)資料循環(huán)利用，如果生產(chǎn)出來的產(chǎn)品想要改進(jìn)，可以就原材料（或舊材料）粉碎打印。同時可以單個產(chǎn)品打印，不像工廠需要大批量生產(chǎn)。有助于節(jié)省能源，減少浪費，能夠多次利用資源，簡化生產(chǎn)過程，提高了生產(chǎn)效益。

（4）個性化打印。3D打印技術(shù)消除了傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計局限，利用電腦能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)工藝得不到的線條，選擇不同的制造材料，定制客戶可以按照傳統(tǒng)制造業(yè)無能為力的產(chǎn)品成為可能，定制客戶可以按照自己的想法、個人喜好去設(shè)計自己的產(chǎn)品，而不是完全依賴生產(chǎn)商。

（5）3D可以量體裁衣。當(dāng)前，很多在網(wǎng)上購物的人買回來后卻發(fā)現(xiàn)衣服不合身，退換貨等情況經(jīng)常發(fā)生，然而利用3D技術(shù)便能讓人很好地將這些不愉快的問題解決。通過三維掃描儀，計算機仿真系統(tǒng)在服裝設(shè)計中，通過掃描型數(shù)據(jù)，計算機程序?qū)θ梭w進(jìn)行精確調(diào)整的一萬多參數(shù)數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)仿真擬合，實現(xiàn)量身定制的愿望。

3D打印技術(shù)的使用打破了傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝的束縛，可以說是服裝設(shè)計與生產(chǎn)領(lǐng)域的一項革新。3D打印拓展了設(shè)計師的想象空間，能夠讓設(shè)計師在產(chǎn)品形態(tài)創(chuàng)意和功能創(chuàng)新方面揮灑自如，給服裝制造業(yè)帶來了空前的發(fā)展機遇。

3 3D打印技術(shù)在服裝中的運用

2011年3月，Iris van Herpen荷蘭設(shè)計師初次在巴黎高級定制時裝周上發(fā)布她的3D打印杰作，引起全世界時尚領(lǐng)域的共同關(guān)注和追捧，參賽作品獲得美國時代周刊年度50項最佳發(fā)明獎。Herpen自從運用了3D打印技術(shù)生產(chǎn)出了第一件服裝后，便告別了在縫紉機上制作服裝的傳統(tǒng)制作模式，她通過依靠3D打印技術(shù)來嘗試服裝的制作，將復(fù)雜的傳統(tǒng)服裝制作建立在虛擬的人體模型上，而后尋找專業(yè)的3D打印公司開始后期處理，打印機使用的大部分材料都是塑料、橡膠和金屬等可黏合性能比較強的制衣材料?！拔业谝淮问褂?D打印，它徹底改變了我的想法”，她非常激動地說：它釋放了所有的物理限制。突然間，每個復(fù)雜的服裝結(jié)構(gòu)都變得十分簡單輕松，可以讓我創(chuàng)造出更多的形式，紋樣。相比之下，剪刀和縫紉機是無法完成這種復(fù)雜的流程，這種方式讓我可以創(chuàng)造更多的細(xì)節(jié)。

3D打印在服裝行業(yè)的運用，改變了以往布料難以詮釋的立體造型，給人們帶來了煥然一新的視覺沖擊。因為3D打印服裝在款式、紋樣、面料等方面跟過去的傳統(tǒng)模式所生產(chǎn)的服裝有了極大的區(qū)別。在款式上3D打印技術(shù)能夠更加豐富多樣，揮灑自如。例如，職業(yè)商旅型、民族風(fēng)格型、運動輕松型、時尚悠閑型等不同風(fēng)格的衣服都能夠打印出來。目前，已經(jīng)有禮服、內(nèi)衣、鞋子、裝飾物實現(xiàn)了生產(chǎn)并取得了成功?？梢哉f一件衣服的紋樣是設(shè)計師賦予衣服的生命力。因此，紋樣的設(shè)計是服裝品牌成功的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的手工制作并不能達(dá)到3D打印制作的那種精致美觀、惟妙惟肖的效果，利用3D打印技術(shù)可以實現(xiàn)點、線、面、體的多維空間的銜接，不同的?。ㄏ罗D(zhuǎn)第頁）（上接第頁）線，不同的角度，從而呈現(xiàn)不同尋常的圖案和視覺效果?？梢哉f只要你能夠設(shè)計出來的紋樣都可以快速地打印成為實體物。3D打印有很多種制造材料，但是對材料狀態(tài)有著特殊要求，其狀態(tài)要處理成液體、熔融線狀或粉末狀，現(xiàn)在市場上主要是尼龍材料粉末狀居多。

4 結(jié)語

3D打印技術(shù)作為“第三次工業(yè)革命”的主要標(biāo)志，不但可以快速地將三維模型直接生產(chǎn)成實體物，而且?guī)椭a(chǎn)商降低成本，減少資金的大量投入，縮短生產(chǎn)周期，同時也提高了服裝質(zhì)量，滿足了節(jié)能環(huán)保的要求，極大提（下轉(zhuǎn)第頁）（上接第頁）高了生產(chǎn)效率。拓展了設(shè)計師的想象空間同時也實現(xiàn)了客戶自行設(shè)計的愿望。如今3D打印機已經(jīng)成為服裝行業(yè)發(fā)展的新方向，未來將可能成為服裝制造的先進(jìn)技術(shù)。在21世紀(jì)的服裝領(lǐng)域，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，3D打印技術(shù)將有可能走進(jìn)家庭，實現(xiàn)自主生產(chǎn)模式，屆時人們不再是依賴設(shè)計師，而是通過網(wǎng)絡(luò)提取數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行自己設(shè)計，自行生產(chǎn)。因此，3D打印技術(shù)還需要投入更多的時間和精力，亟需更多的科研團(tuán)隊進(jìn)行開發(fā)和創(chuàng)新。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王雪瑩. 3D打印技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前景分析[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2012.

[2] 王紅霖. 3D打印技術(shù)制造業(yè)發(fā)展新趨勢[J].新興產(chǎn)業(yè)，2012.

[3] 高陽.三維打印技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用研究[J].北京：北京工業(yè)大學(xué)，2012.

[4] 薛平，李堯，楊俊杰，等. Objet三維快速成型技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望[J].機電一體化，2013.

[5] 荊慧.快速成型技術(shù)原理及成型精度分析[J].機械研究與應(yīng)用，2013.