3D打印技術(shù)在服裝設(shè)計(jì)的應(yīng)用

劉優(yōu)昌

（青島市纖維紡織品監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，山東 青島266061）

1 引言

3D打印也叫作增材制造、逆向工程、快速成型等，它是以計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)模型為藍(lán)本，通過(guò)軟件分層離散和數(shù)控成型系統(tǒng)，利用激光束、熱熔噴嘴等方式將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料等特殊材料進(jìn)行逐層堆積黏結(jié)，最終迭加成型，制造出實(shí)體產(chǎn)品［1］。3D打印有別于傳統(tǒng)制造業(yè)，是從計(jì)算機(jī)建立的模型開(kāi)始逐步的堆積制造，不僅節(jié)省了大量材料，使得復(fù)雜產(chǎn)品制作能夠容易實(shí)現(xiàn)，更極大地縮短產(chǎn)品的研制周期，在科學(xué)教育、工業(yè)制造、產(chǎn)品創(chuàng)意、工業(yè)美術(shù)等方面有廣泛的應(yīng)用前景和巨大的商業(yè)價(jià)值。

服裝作為衣、食、住、行里重要的一部分，擁有不容忽視的地位，而人們對(duì)服裝的需求越來(lái)越個(gè)性化、多元化，大批量、單一設(shè)計(jì)元素產(chǎn)品難以滿足消費(fèi)者。如今，時(shí)尚信息的傳播十分迅速，對(duì)消費(fèi)者的購(gòu)物意向影響明顯，服裝作為生產(chǎn)和銷售量巨大的工業(yè)產(chǎn)品，需作出快速反應(yīng)。3D打印的高仿真度，圖案、色彩、紋理豐富等特點(diǎn)，使其成為成衣設(shè)計(jì)的有效手段。

2 3D打印材料

3D打印最早可以追溯到19世紀(jì)末的“照相雕塑和地貌成形技術(shù)”。但直到20世紀(jì)80年代，3D打印技術(shù)才真正得以產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。究其原因，打印材料的匱乏是制約其發(fā)展的根本因素。目前，3D打印材料有一百多種，具體可分為四類：金屬材料、陶瓷材料、聚合物材料和復(fù)合材料，市面上常見(jiàn)的主要為熱塑性塑料、共晶系統(tǒng)金屬、可食用材料、合金、鈦合金、不銹鋼、鋁、熱塑性粉末、金屬粉末、陶瓷粉末、石膏、紙、塑料薄膜、光硬化樹脂等。這些材料中，跟服裝關(guān)系最密切的是聚合物材料，其中最具代表性的為EP、ABS和PLA，EP即彈性材料，由Shapeways公司研制，其可塑性比較強(qiáng)，打印出的產(chǎn)品具有相當(dāng)好的彈性，可以任意變化形狀，因此多用于服裝、服飾中；ABS主要從化石燃料中提取，是3D打印最常見(jiàn)的熱塑性塑料。該材料具有良好的強(qiáng)度、柔韌性及抗高溫性能，所以在工業(yè)領(lǐng)域運(yùn)用得較為廣泛；PLA俗稱聚乳酸，是一種新型的生物基、可再生、可生物降解材料，由植物（如玉米）中提取出的淀粉制成，不會(huì)造成環(huán)境污染。3D打印材料與傳統(tǒng)材料相比更環(huán)保。一般情況下，材料使用之后還能夠回收再利用。目前，3D打印服裝主要有3D打印比基尼、3D打印織物組織、3D打印運(yùn)動(dòng)鞋等。

3 3D打印服裝彰顯個(gè)性與時(shí)尚

3D打印技術(shù)與服裝的結(jié)合，對(duì)服裝個(gè)性化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)甚至銷售都是一次巨大的變革。新銳時(shí)裝設(shè)計(jì)師伊里斯·凡·赫本，于2010年的阿姆斯特丹時(shí)裝周上首度發(fā)布了以3D打印方式創(chuàng)作的“結(jié)晶”主題時(shí)裝［2］，3D打印由此正式進(jìn)入時(shí)尚設(shè)計(jì)界，引領(lǐng)時(shí)代潮流。2011年初赫本在巴黎時(shí)裝周上展現(xiàn)的空想系列更為多元化，在同年七月的巴黎高級(jí)時(shí)裝展上的作品則更是令人驚艷，赫本開(kāi)創(chuàng)了全球時(shí)尚界的新時(shí)代。

2012年著名時(shí)裝設(shè)計(jì)師Mary Huang和3D模型專家Jenna Fize制作出世界首款3D打印比基尼“尼龍12”，該款泳衣以尼龍為材料［3］，選擇性激光燒結(jié)技術(shù)打印，然后再進(jìn)行無(wú)縫拼接。該款3D打印泳衣是多種大小造型不同的圓形薄片利用繩子連接而成，可以通過(guò)改變這些薄片的多少、大小、分布、形狀以及彼此之間的連接形式，來(lái)改變泳衣的柔軟性、牢固性和彈性。

2012年，美國(guó)Digital Art Zone推出了GenesisTM Supersuit，這是一款使3D服裝發(fā)生徹底改變的創(chuàng)新產(chǎn)品，它能夠創(chuàng)作幾乎無(wú)限量的服裝設(shè)計(jì)。利用先進(jìn)的渲染技術(shù)，用戶可以添加大量素材，包括貴金屬和毛皮。這個(gè)產(chǎn)品系列提供了針對(duì)幻想作品、超級(jí)英雄和科幻小說(shuō)的各種預(yù)設(shè)服裝，用戶也可以根據(jù)自己的想象創(chuàng)建服裝。

2013年，服裝設(shè)計(jì)師 Micheal Schmidt和建筑設(shè)計(jì)師Francis Bitont在美國(guó)三維打印公司Shapeways的協(xié)助下，以尼龍粉末為原材料制作推出了世界上首款全鉸鏈?zhǔn)?D打印黑色晚禮服，其骨架完全根據(jù)身材的比例模擬，共有17個(gè)獨(dú)立構(gòu)件，包含有近3000個(gè)獨(dú)特的鉸鏈接頭。

瑞士洛桑時(shí)尚設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)使用3D打印技術(shù)為客戶量身定制內(nèi)衣，他們?cè)O(shè)計(jì)的3D打印內(nèi)衣極具想象力，通過(guò)點(diǎn)、線、面的完美結(jié)合，勾畫出一個(gè)個(gè)精美的圖案。

2016年，首屆廈門國(guó)際3D打印時(shí)尚藝術(shù)節(jié)上，南京藝術(shù)學(xué)院設(shè)計(jì)學(xué)院與LCD、Soyeon Lee、梁?jiǎn)P(yáng)、宋博文、維歐國(guó)際藝術(shù)教育聯(lián)盟五位3D打印設(shè)計(jì)師及設(shè)計(jì)單位帶來(lái)了充滿震撼力與科技感的3D打印服裝設(shè)計(jì)作品，配合模特的展示，將天馬行空的創(chuàng)意造型和各式各樣的前衛(wèi)材料展現(xiàn)在人們眼前，為3D打印技術(shù)在時(shí)尚設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用與推廣，提供了新的動(dòng)力。

4 3D打印服裝技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

4.1 生態(tài)環(huán)保

按照 Oeko－Tex Standard 100（國(guó)際紡織品生態(tài)研究和檢驗(yàn)協(xié)會(huì)）的要求，國(guó)際上對(duì)紡織服裝有明確的生態(tài)環(huán)保指標(biāo)規(guī)定，傳統(tǒng)服裝生產(chǎn)工藝中會(huì)用到防靜電劑、染色用固色劑、柔順劑、防霉劑、防腐劑、染料助劑以及各種整理劑等［4］，這些助劑都會(huì)對(duì)紡織服裝的安全性、健康性、生態(tài)性造成影響。采用3D技術(shù)打印服裝，首先原材料大部分都是可以降解的。其次產(chǎn)品的加工是程序化完成的，加工人員只需要在產(chǎn)品打印完之后進(jìn)行組裝、縫合或者后整理即可，省去了部分生產(chǎn)工藝，從而減少了服裝生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的危害。最后95%～98%的廢料都可回收利用，因而生產(chǎn)的服裝更加生態(tài)、環(huán)保、安全。

4.2 節(jié)約成本

3D打印制造工藝流程短，與傳統(tǒng)的加工制造相比，可以降低約50%制造費(fèi)用和縮短70%的加工周期，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)制造一體化和復(fù)雜制造。而且一旦產(chǎn)品在使用過(guò)程中出現(xiàn)損壞，可及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)或替換，簡(jiǎn)單方便，節(jié)約成本。

4.3 造型能力強(qiáng)

很多服裝設(shè)計(jì)理念受制于技術(shù)條件，難以真實(shí)地展現(xiàn)出來(lái)，尤其難以完成復(fù)雜設(shè)計(jì)的制作，而3D打印通過(guò)準(zhǔn)確建模與精細(xì)加工，完全可以滿足設(shè)計(jì)師對(duì)模型精準(zhǔn)度和復(fù)雜性的要求，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)理念、構(gòu)思的完整呈現(xiàn)，助力服裝設(shè)計(jì)的發(fā)展。

4.4 個(gè)性化定制

個(gè)性化服裝需求量日益增大，但單個(gè)品種的訂單量比較小，這種特點(diǎn)和3D打印擅長(zhǎng)的小批量非標(biāo)準(zhǔn)件快速成型高度契合。3D打印可借助三維掃描技術(shù)獲取人體模型再進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，能確保最終產(chǎn)品高度符合個(gè)體特征，確保個(gè)性化定制達(dá)到最佳性能，創(chuàng)造出不一樣的使用效果。

5 結(jié)語(yǔ)

科學(xué)與時(shí)尚的結(jié)合已成為新時(shí)代紡織服裝最主要的特征，3D打印技術(shù)不僅能提供一種全新的服裝設(shè)計(jì)生產(chǎn)方式，還可讓消費(fèi)者根據(jù)自己的興趣、喜好、想象設(shè)計(jì)、制作服裝，隨著3D打印技術(shù)與服裝產(chǎn)業(yè)的深度融合，3D打印服裝的市場(chǎng)前景十分可觀。