基于增材制造技術(shù)的服飾發(fā)展分析

羅 密

江西服裝學(xué)院 工程中心(中國)

隨著新產(chǎn)業(yè)革命呼之欲出，增材制造技術(shù)將引領(lǐng)新產(chǎn)業(yè)革命的話題一遍又一遍被提及。增材制造技術(shù)自21世紀(jì)初開始迅速發(fā)展，并在全球范圍內(nèi)被各行業(yè)廣泛應(yīng)用。然而，增材制造技術(shù)在服裝行業(yè)的應(yīng)用并不成熟，尤其是在中國服裝行業(yè)中的應(yīng)用，相較于發(fā)達(dá)國家而言起步晚，目前較多的應(yīng)用還停留在服飾配件等較小層面。荷蘭設(shè)計(jì)師Iris van Herpen最早將增材制造技術(shù)引入服裝設(shè)計(jì)領(lǐng)域，并通過多年的研究，成功將增材制造技術(shù)與服裝設(shè)計(jì)融合。伊朗設(shè)計(jì)師Behnaz Farahi拋開以往對(duì)增材制造技術(shù)在服裝外型設(shè)計(jì)方面的關(guān)注，轉(zhuǎn)而研究增材制造技術(shù)在服裝情感交互領(lǐng)域的功能設(shè)計(jì)，使增材制造技術(shù)在服裝情感交互設(shè)計(jì)領(lǐng)域得以應(yīng)用和發(fā)展。本文旨在通過對(duì)上述兩位風(fēng)格迥異的設(shè)計(jì)師作品中增材制造技術(shù)特點(diǎn)的應(yīng)用分析，闡述增材制造技術(shù)在時(shí)尚產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀，剖析其優(yōu)缺點(diǎn)，以促進(jìn)智能服裝面料的發(fā)展，為時(shí)尚產(chǎn)業(yè)中的科技發(fā)展提供參考。

1 增材制造技術(shù)

1.1 概念

增材制造技術(shù)的出現(xiàn)可追溯至19世紀(jì)中期，它的制造原理與傳統(tǒng)的制造技術(shù)概念完全不同，產(chǎn)品直接通過材料添加塑造而成[1]。增材制造技術(shù)又稱3D打印或快速成型技術(shù)，該技術(shù)具有環(huán)保、節(jié)能等諸多優(yōu)點(diǎn)。20世紀(jì)末，隨著激光燒結(jié)打印及光固化打印技術(shù)等增材制造核心技術(shù)被攻克及其相應(yīng)方法的問世，增材制造技術(shù)進(jìn)入全面發(fā)展階段，并于2007年開始邁入高速發(fā)展階段。目前，增材制造技術(shù)在各行各業(yè)都取得了一定的發(fā)展。其優(yōu)點(diǎn)是拋去傳統(tǒng)制造業(yè)中必須的開模、量產(chǎn)、倉儲(chǔ)流通等環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的直接快速成型(圖1)。此外，增材制造技術(shù)主要通過智能數(shù)碼方式實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品成型，其相比傳統(tǒng)制造技術(shù)更簡(jiǎn)便，能更個(gè)性化且更科學(xué)地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)，因此該技術(shù)發(fā)展優(yōu)勢(shì)明顯[2]。

圖1 傳統(tǒng)制造業(yè)與增材制造業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)對(duì)比

傳統(tǒng)制造業(yè)：

1.2 增材制造技術(shù)在服裝領(lǐng)域的發(fā)展

增材制造技術(shù)相較于傳統(tǒng)制造技術(shù)雖有著諸多優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在發(fā)展瓶頸。在時(shí)尚產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，該技術(shù)的應(yīng)用目前仍主要集中于服飾配件與珠寶首飾的設(shè)計(jì)等方面。因服裝設(shè)計(jì)的人體工程學(xué)與舒適性方面的要求，增材制造技術(shù)在該領(lǐng)域的研發(fā)與應(yīng)用大都停留在造型設(shè)計(jì)層面。隨著各種新型打印材質(zhì)與面料結(jié)構(gòu)的研發(fā)，越來越多的打印面料結(jié)構(gòu)得以創(chuàng)新設(shè)計(jì)和開發(fā)[3]。通過增材制造技術(shù)制得的服裝面料，其在柔軟性和彈性方面也取得了很大的突破。圖2為以色列大學(xué)的畢業(yè)生Danit Peleg利用家用3D打印設(shè)備Witbox，結(jié)合Optitex軟件設(shè)計(jì)并打印出的系列服裝作品。為突破打印面料的延伸性，其原料選用了一種彈性非常好的新型聚氨酯——FilaFlex纖維。Danit Peleg的設(shè)計(jì)目的是獲得柔軟性、彈性和強(qiáng)度兼具的優(yōu)質(zhì)3D打印紡織品，其研究取得了階段性成功。圖3為英國赫特福德大學(xué)從傳統(tǒng)針織面料組織結(jié)構(gòu)中獲取靈感，設(shè)計(jì)并推出的3D打印服裝產(chǎn)品——MODECLIX項(xiàng)目產(chǎn)品。該項(xiàng)目的主要內(nèi)容是探討3D打印服裝的可穿戴性。由于打印品模擬了傳統(tǒng)針織物的線圈穿套結(jié)構(gòu)，因此所得服裝具有較好的柔軟性與懸垂感。

圖2 Danit Peleg設(shè)計(jì)和打印的系列服裝作品

圖3 MODECLIX 3D打印服裝產(chǎn)品

通過上述案例可知，增材制造技術(shù)已在服裝行業(yè)取得了一些成績(jī)，服裝行業(yè)從業(yè)者也正通過各自研究領(lǐng)域的努力，從材料、設(shè)備、設(shè)計(jì)方法、面料結(jié)構(gòu)等方面努力研發(fā)新產(chǎn)品?？傮w而言，增材制造技術(shù)在服裝行業(yè)的應(yīng)用主要可分為外觀設(shè)計(jì)與功能性設(shè)計(jì)兩方面。

2 Iris van Herpen設(shè)計(jì)師作品分析

荷蘭設(shè)計(jì)師Iris van Herpen出生于1984年，2007年創(chuàng)立其同名服裝品牌。Iris van Herpen品牌的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是結(jié)合傳統(tǒng)的手工技藝與高科技技術(shù)，以視覺美感作為第一要素，注重新型面料的研發(fā)設(shè)計(jì)。2010年，Iris van Herpen品牌首次將增材制造技術(shù)引入時(shí)尚服飾領(lǐng)域，并獲得全球性關(guān)注。十年來，設(shè)計(jì)師Iris van Herpen不斷嘗試應(yīng)用各種增材制造方法和材料，創(chuàng)造出全新的設(shè)計(jì)風(fēng)格，其增材制造技術(shù)的出色應(yīng)用，常給人們帶來耳目一新的視覺沖擊。Iris van Herpen不同時(shí)期的作品充分反映了增材制造技術(shù)在服裝設(shè)計(jì)領(lǐng)域的演化。

2.1 服飾作品分析

Iris van Herpen服裝作品的主要特征如下：

——復(fù)合應(yīng)用多種材料；

——注重非紡織材料的創(chuàng)意性應(yīng)用；

——注重面料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的表達(dá)，追求細(xì)節(jié)極致美；

——擅于跨學(xué)科、高科技含量技術(shù)的應(yīng)用。

2010年，Iris van Herpen推出作品crystallization(表1)，這件服裝整體采用聚酰胺纖維，通過增材制造技術(shù)(3D打印)制作而成。該作品是設(shè)計(jì)師與荷蘭建筑事務(wù)所合作生產(chǎn)的，打印服裝在造型呈現(xiàn)出大量的帶有建筑風(fēng)格的塊狀結(jié)構(gòu)，極具未來風(fēng)格與機(jī)械建筑美感。然而，由于這件服裝在質(zhì)感上更傾向于硬質(zhì)雕塑，因此其不能稱為真正意義上的服裝，它的藝術(shù)價(jià)值高但服用性能較低[4]。2011年設(shè)計(jì)制作的骨骼3D打印裙，可謂Iris van Herpen最有名的作品之一。該3D打印裙采用白色合成聚合物經(jīng)3D打印而成，整體造型仿造人體骨骼。相較于2010年的作品，就造型方面而言，設(shè)計(jì)師在這件服裝的靈動(dòng)性上進(jìn)行了較大調(diào)整，其中，鏤空技術(shù)的應(yīng)用使整件作品看起來更輕盈和精致。同樣于2011年推出的Escapism系列作品，則整體采用3D打印技術(shù)，強(qiáng)調(diào)不羈與叛逆以表現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)生活的逃避[5]。該系列作品中白色蕾絲上衣的打印材料為丙烯酸，其已經(jīng)具備普通織物的外形特征，褶皺彎曲的特性使之在外形上與普通紡織品類似。2013年推出的Wilderness Embodied作品和2014年推出的Biopirac作品，以及2015年推出的Magnetic Mtion作品則專注于材料彈性方面的探討。2013年與2014年的仿皮草作品盡管在造型上相似，但因2014年的作品使用了Materialise公司開發(fā)的熱塑性彈性材料——聚氨酯92A-1，使得服裝的彈性在總體上有了很好的改善[6]。2015年，Iris van Herpen采用光固化快速成型技術(shù)，打印出的水晶裙如同液體一般貼體，面料高彈并且晶瑩剔透，在3D打印服裝作品中別具一格。2017—2019年，Iris van Herpen推出的作品中，復(fù)合型工藝特性(將增材制造技術(shù)與與其他工藝技術(shù)結(jié)合使用)愈加突出[7]。如，將增材制造技術(shù)與激光切割技術(shù)、熱黏貼工藝等新型方法結(jié)合并創(chuàng)新應(yīng)用。2019年，Iris van Herpen推出的Dichotomy作品，即綜合使用了增材制造技術(shù)、激光切割技術(shù)及熱黏合工藝，所得面料呈現(xiàn)出一種起伏律動(dòng)感，產(chǎn)生了飄逸自然的波狀紋理造型[8]。

表1 Iris van Herpen在2010—2019年設(shè)計(jì)制作的部分服裝作品分析

2.2 作品趨勢(shì)特性分析

由對(duì)前述服裝作品的分析，可總結(jié)出Iris Van Herpen品牌在2010—2019年這10年中材料和技術(shù)的使用與演變過程。在增材制造技術(shù)應(yīng)用初期(2010—2011年)，Iris Van Herpen品牌關(guān)注點(diǎn)主要在材料的造型優(yōu)化方面，由塊狀向傳統(tǒng)的紡織材料造型靠攏。2011—2015年，Iris Van Herpen品牌的關(guān)注點(diǎn)則在增材制造技術(shù)的靈活應(yīng)用及該領(lǐng)域新型材料的探討方面，主要追求服裝彈性和舒適性的改善。2016—2019年，Iris Van Herpen的作品中，增材制造技術(shù)不再占主導(dǎo)地位，其著重點(diǎn)在于增材制造技術(shù)與其他科學(xué)技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，即基于增材制造技術(shù)，為服裝作品的設(shè)計(jì)持續(xù)發(fā)力。由此可見，盡管增材制造技術(shù)的研究熱度和使用熱度有所下降，但與此同時(shí)該技術(shù)也日漸成熟。目前，增材制造技術(shù)還不能完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)的紡織技術(shù)，但該技術(shù)有在時(shí)尚領(lǐng)域沉淀為日常設(shè)計(jì)工具一部分的能力與潛力。

3 Behnaz Farahi設(shè)計(jì)師作品分析

伊朗建筑師Behnaz Farahi同樣擅長(zhǎng)增材制造技術(shù)的應(yīng)用。與設(shè)計(jì)師Iris van Herpen利用增材制造技術(shù)在產(chǎn)品的外形方面不斷探尋與創(chuàng)作不同，Behnaz Farahi的關(guān)注點(diǎn)及探索對(duì)象則為通過新技術(shù)實(shí)現(xiàn)著裝人體與周圍環(huán)境的情感互動(dòng)[9]。其探索目標(biāo)是模仿人類自然生態(tài)系統(tǒng)下的本能形態(tài)和原則，強(qiáng)調(diào)智能服裝的仿生態(tài)行為，從而使服裝與周圍環(huán)境產(chǎn)生互動(dòng)移情關(guān)系。Behnaz Farahi的作品涉及的功能性復(fù)雜而突出，其設(shè)計(jì)理念除社會(huì)互動(dòng)性外，還包含情緒、情感及身體的感知。

2015年，Behnaz Farahi推出主題為“目光的愛撫”披肩式服飾(表2)。這件披肩在采用增材制造技術(shù)制備的面料中安裝了若干個(gè)攝像頭，用于對(duì)周圍人目光的探測(cè)與收集(圖像感知技術(shù))，經(jīng)由信息的傳遞，最后使服飾面料通過起伏律動(dòng)進(jìn)行信息反饋[10]。其效果是使服裝與人體渾然成一體，如同人體的又一層肌膚。2016年，Behnaz Farahi設(shè)計(jì)的可穿戴頭飾 “突觸”，同樣采用了增材制造技術(shù)(3D復(fù)合材料打印技術(shù))，該設(shè)計(jì)的核心是柔韌性設(shè)計(jì)與智能收縮和延展設(shè)計(jì)。打印頭盔能夠探測(cè)到人體腦部活動(dòng)神經(jīng)的活動(dòng)，再通過發(fā)光及結(jié)構(gòu)收縮作出反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)情感反饋互動(dòng)。該產(chǎn)品同樣是設(shè)計(jì)師在探索3D打印復(fù)合材料功能方面的更多可能性。2019年，Behnaz Farahi推出“彩虹色”互動(dòng)項(xiàng)圈作品，其設(shè)計(jì)原理與“目光的愛撫”類似，設(shè)計(jì)靈感來源于蜂鳥，造型也類似于鳥類的頭頸部羽毛。該互動(dòng)項(xiàng)圈中安置有多個(gè)攝像頭及旋轉(zhuǎn)陣列，對(duì)由攝像頭收集的周圍環(huán)境人物動(dòng)作和表情數(shù)據(jù)給予反饋，信息反饋表現(xiàn)為領(lǐng)部色塊的翻轉(zhuǎn)變化。該設(shè)計(jì)相較于之前的作品，在外型與細(xì)節(jié)上，尤其是情緒互動(dòng)的效果上更豐富、智能和美觀。上述所有3D打印產(chǎn)品的研發(fā)與實(shí)現(xiàn)，均基于增材制造技術(shù)，產(chǎn)品的智能化水平與增材制造技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)。

表2 Behnaz Farahi近年作品分析一覽表

4 設(shè)計(jì)師打印作品比較分析

科技的進(jìn)步總是能為時(shí)尚界帶來令人耳目一新的創(chuàng)新與設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)師Iris van Herpen擅長(zhǎng)使用不同的打印設(shè)備在服裝的質(zhì)感、外型方面不斷探索與研發(fā)，在服裝的可穿戴性及成衣化方面不斷演變與拓展；設(shè)計(jì)師Behnaz Farahi則利用增材制造技術(shù)強(qiáng)大的創(chuàng)意塑造性輔助其服飾上的交互性設(shè)計(jì)。自古以來，服裝主要被用來遮羞蔽體，同時(shí)滿足一定的審美。但隨著社會(huì)的發(fā)展，新的設(shè)計(jì)認(rèn)知帶領(lǐng)人們重新定義服裝的功能。人工智能終將帶領(lǐng)人類步入一個(gè)新的全智能未來空間。服裝若能夠與人類一樣可產(chǎn)生思考，或與人類一樣實(shí)現(xiàn)情感感知并交流互動(dòng)，未來世界的服裝功能將會(huì)刷新其傳統(tǒng)定義。

前文兩種類型的服飾設(shè)計(jì)案例很好地說明了增材制造技術(shù)不僅可促使服裝設(shè)計(jì)在外觀造型上獲得突破性進(jìn)展，而且能夠輔助智能互動(dòng)型服裝的設(shè)計(jì)，并且在該領(lǐng)域有著長(zhǎng)足的發(fā)展空間。兩位設(shè)計(jì)師分別基于增材制造技術(shù)，對(duì)服裝的外型和功能進(jìn)行深入探討與研究，所得產(chǎn)品表現(xiàn)出很強(qiáng)的創(chuàng)新性與風(fēng)格特征，但其都很難普及與商業(yè)化(表3)。增材制造技術(shù)在服裝領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)突出，然而，其量產(chǎn)和普及仍存在一定的難度，原因在于：該技術(shù)工藝復(fù)雜，涉及的學(xué)科繁復(fù)，此外，復(fù)合型材料的使用也導(dǎo)致其制作難度加大，生產(chǎn)成本提高。因此，采用增材制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)服裝成品的商業(yè)化制作仍有一定的難度。

表3 Herpen與Behnaz Farahi的設(shè)計(jì)作品特點(diǎn)對(duì)比

在當(dāng)代增材制造技術(shù)的支持下，智能情感交互技術(shù)在服裝載體上的實(shí)現(xiàn)具有明顯優(yōu)勢(shì)。首先，智能技術(shù)高速發(fā)展中，交互設(shè)計(jì)的載體通常為移動(dòng)產(chǎn)品，如手機(jī)、汽車、家居設(shè)備等，而服裝因其附著于人體的特性，無需額外配備，相較于其他電子產(chǎn)品而言有著無可比擬的便利性優(yōu)勢(shì)。其次，服裝覆蓋于皮膚表面，類似于人體的第二層肌膚，其表情語言更容易在視覺和心理上與人體產(chǎn)生融合，并且其情感表達(dá)更直觀。

5 結(jié)語

對(duì)智能制造新素材的探索與創(chuàng)新是服裝設(shè)計(jì)的核心與生命源泉，科學(xué)技術(shù)水平?jīng)Q定了智能面料的發(fā)展。增材制造技術(shù)作為第四次工業(yè)革命的強(qiáng)力主推技術(shù)，在服裝設(shè)計(jì)領(lǐng)域有著非常廣闊的發(fā)展前景。

Iris van Herpen的設(shè)計(jì)案例很好地展現(xiàn)了增材制造技術(shù)優(yōu)異的造型能力與環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)該技術(shù)也面臨較多的問題，有待進(jìn)一步優(yōu)化和完善。如，目前增材制造技術(shù)還不能支撐服裝的成衣化、普及化。所得面料的舒適性不夠好、貼身效果欠佳，并且制作成本高等問題，是增材制造技術(shù)未來有待突破的發(fā)展瓶頸。智能交互式3D打印服飾設(shè)計(jì)有著非常廣闊的發(fā)展空間，其具有突出的智能制造特性?；谠霾闹圃旒夹g(shù)的交互設(shè)計(jì)賦予服裝更多功能上的可能性，充分證實(shí)服裝不僅具有遮羞與美觀的基本功能，還可實(shí)現(xiàn)無限的智能性。

增材制造技術(shù)在服飾設(shè)計(jì)領(lǐng)域不斷發(fā)展與更新，通過新素材研發(fā)、新結(jié)構(gòu)的突破等方式，不斷改善與解決面料柔韌性、貼身性與美觀性等問題。服裝設(shè)計(jì)相關(guān)從業(yè)者們需站在更高的智能發(fā)展角度，賦予增材制造服裝更多科技方面的可能性，同時(shí)，拓展該技術(shù)與其他領(lǐng)域的融合式設(shè)計(jì)與研究。增材制造服裝不僅涉及服裝設(shè)計(jì)領(lǐng)域，而且融合了材料學(xué)、機(jī)械學(xué)和人工智能學(xué)等多學(xué)科領(lǐng)域的知識(shí)?？珙I(lǐng)域合作研發(fā)是增材制造領(lǐng)域服飾未來發(fā)展的趨勢(shì)。

基金項(xiàng)目:江西省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目資助(GJJ191075)