服裝設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)融入3D打印技術(shù)課程設(shè)計(jì)研究

劉于溪，喬丹，楊欣，Jose D.Tuguinayo

（菲律賓凱迪雷拉大學(xué)，菲律賓碧瑤市 2600）

前言

3D 打印技術(shù)的快速發(fā)展，進(jìn)一步推動(dòng)了服裝設(shè)計(jì)創(chuàng)作形式的多樣化。在現(xiàn)階段服裝設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)過(guò)程之中，傳統(tǒng)的教學(xué)課程內(nèi)容已經(jīng)不能滿足當(dāng)下社會(huì)的發(fā)展需求。3D 打印技術(shù)課程的開(kāi)發(fā)，有利于提高服裝設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)的創(chuàng)新，使服裝設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生的動(dòng)手能力、思維眼界、設(shè)計(jì)方式等得到全方位提升，從而促進(jìn)服裝設(shè)計(jì)教學(xué)質(zhì)量的有效提高。因此，合理開(kāi)發(fā)3D 打印技術(shù)課程教學(xué)內(nèi)容，對(duì)于整個(gè)服裝設(shè)計(jì)專業(yè)的教學(xué)深度具有積極的意義。

1 概述界定

1.1 3D 打印技術(shù)

3D 打印技術(shù)是未來(lái)生產(chǎn)制造的技術(shù)趨勢(shì)，通過(guò)利用加熱材料來(lái)快速成型，3D 打印技術(shù)通常不局限于通過(guò)物理方式來(lái)生產(chǎn)，還可以結(jié)合機(jī)械方式、化學(xué)方式通過(guò)添加不同材質(zhì)而形成最終的實(shí)體。3D 打印技術(shù)通常需要通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)制作三維模型，再把模型輸送到3D 打印軟件中，通過(guò)參數(shù)設(shè)置、打印調(diào)節(jié)、選擇對(duì)應(yīng)材料來(lái)進(jìn)行3D 打印。3D 打印技術(shù)跟噴墨技術(shù)原理有些類似，主要是通過(guò)單層疊加的方式來(lái)形成最終實(shí)體，所以打印的時(shí)間跟打印的大小、精度密切相關(guān)，在醫(yī)療、建筑、機(jī)械服裝行業(yè)中[1]，已經(jīng)被廣泛運(yùn)用。

1.2 3D 打印技術(shù)與服裝設(shè)計(jì)的關(guān)系

伴隨著3D 打印技術(shù)的不斷成熟，材料的使用越來(lái)越豐富。從紙質(zhì)材料、食品材料、化工材料再到纖維材料等等，3D 打印材料所涉及的領(lǐng)域在不斷擴(kuò)充。而在服裝設(shè)計(jì)領(lǐng)域，3D 打印技術(shù)正在改變傳統(tǒng)服裝設(shè)計(jì)的生產(chǎn)方式，亦是未來(lái)時(shí)尚領(lǐng)域變革中不可忽視的力量。

3D 打印技術(shù)與服裝設(shè)計(jì)之間的關(guān)系十分緊密，主要體現(xiàn)在設(shè)計(jì)表現(xiàn)方式和制造生產(chǎn)方式的改變。設(shè)計(jì)表現(xiàn)方式上，現(xiàn)在利用3D 打印技術(shù)中的三維模型，可以模擬服裝成衣的最終效果，進(jìn)行全方位展示，進(jìn)一步縮短了設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期，幫助設(shè)計(jì)師快速實(shí)現(xiàn)服裝成衣的最終效果，是創(chuàng)意設(shè)計(jì)的理想載體。在制造生產(chǎn)方式上，3D 打印技術(shù)制造工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，制造材料可以不斷回收循環(huán)，材料綠色環(huán)保。傳統(tǒng)的服裝制造過(guò)程中靜電劑、柔順劑、防腐劑的應(yīng)用不僅會(huì)對(duì)日常環(huán)境生態(tài)會(huì)造成一定破壞，嚴(yán)重的還會(huì)危害到消費(fèi)者的身體健康，相比起來(lái)，3D 打印的服裝更環(huán)保健康。

2 3D 打印技術(shù)在服裝設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用

將3D 打印技術(shù)融合在服裝設(shè)計(jì)教學(xué)之中，可以強(qiáng)化服裝設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)和進(jìn)一步創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容，使服裝設(shè)計(jì)教學(xué)中的形式變得更加生動(dòng)、有趣，同時(shí)還可以豐富教學(xué)中的實(shí)踐內(nèi)容。

傳統(tǒng)的服裝設(shè)計(jì)教學(xué)往往是先讓學(xué)生在測(cè)量臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)設(shè)置，初步設(shè)計(jì)服飾的結(jié)構(gòu)，結(jié)合課堂理論知識(shí)來(lái)了解服飾布料、面料的區(qū)分，畫(huà)設(shè)計(jì)草圖，根據(jù)草圖再進(jìn)行立體裁剪練習(xí)，學(xué)會(huì)裁剪后根據(jù)流行樣式或主題設(shè)定進(jìn)行服裝創(chuàng)意設(shè)計(jì)。

而3D 打印技術(shù)的融合，顛覆了傳統(tǒng)裁剪的方法，豐富的表現(xiàn)形式，改變了以往的構(gòu)思和立體造型意識(shí)。同時(shí)，由于要運(yùn)用到三維數(shù)字化及仿生學(xué)知識(shí)，學(xué)生需對(duì)交叉學(xué)科有深入研究的意識(shí)，可以進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性。

3D 打印技術(shù)在服裝教學(xué)中的應(yīng)用，除了可以將傳統(tǒng)裁剪方法顛覆之外，還可以對(duì)服裝設(shè)計(jì)中的色彩運(yùn)用、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料肌理設(shè)計(jì)、服飾配件設(shè)計(jì)等內(nèi)容來(lái)進(jìn)行教學(xué)融合應(yīng)用，如圖1 所示，用3D 打印技術(shù)制作的服飾配件，通過(guò)3D 打印可以獲得傳統(tǒng)服裝設(shè)計(jì)方法中所不能實(shí)現(xiàn)的造型、結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)[2]。

3 3D 打印技術(shù)課程在服裝設(shè)計(jì)專業(yè)中的主要教學(xué)內(nèi)容

3.1 材料認(rèn)識(shí)與選取

3D 打印技術(shù)課程在服裝設(shè)計(jì)專業(yè)中的教學(xué)內(nèi)容，最重要的部分是對(duì)3D 打印材料的選取和認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)，通過(guò)對(duì)材料的認(rèn)識(shí)、應(yīng)用、制作來(lái)讓服裝設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生感受到服裝材料的多樣性。

首先，要認(rèn)識(shí)到3D 材料中的絲熱塑材料，利于FDM 熔融沉積成型技術(shù)將絲熱塑材料進(jìn)行融化沉積，以循環(huán)方式來(lái)獲得最終的服裝結(jié)構(gòu)造型，其優(yōu)點(diǎn)是可以讓學(xué)生反復(fù)練習(xí)、操作，且在操作過(guò)程中安全、環(huán)保，缺點(diǎn)是制造效果精度較低，不利于學(xué)生對(duì)細(xì)節(jié)的處理和表現(xiàn)。

其次，要學(xué)會(huì)運(yùn)用粉末材料在3D 打印中進(jìn)行服裝配飾設(shè)計(jì)，粉末材料作為3D 打印技術(shù)中經(jīng)常會(huì)運(yùn)用到的材料，在服裝配飾、服裝邊飾設(shè)計(jì)中經(jīng)常運(yùn)用，利于SLS 選擇性激光燒結(jié)技術(shù)來(lái)進(jìn)行燒結(jié)，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行參數(shù)設(shè)置后，全程自動(dòng)打印，優(yōu)點(diǎn)是打印出的產(chǎn)品精度較高，缺點(diǎn)是打印成本較高，適合小組學(xué)習(xí)時(shí)使用，可以避免不必要的材料浪費(fèi)。

最后，還要掌握液體材料的使用，例如光敏樹(shù)脂材料（即光固化環(huán)氧樹(shù)脂），具有高透明度和柔韌性等功能特點(diǎn)，特別適合運(yùn)用在成衣面料設(shè)計(jì)之中，利用SLA 光固定立體成形技術(shù)進(jìn)行打印[3]，優(yōu)點(diǎn)是效果極為精細(xì)，缺點(diǎn)則是材料成本較為高昂，且打印難度較大，需要對(duì)3D 打印設(shè)備進(jìn)行一定的處理，更適合教師示范3D 打印教學(xué)，讓學(xué)生感受科技面料的神奇，增強(qiáng)3D 打印技術(shù)課程的趣味性。

3.2 設(shè)計(jì)方式與建模

3D 打印技術(shù)課程在服裝設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)中，還需要讓學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)三維軟件來(lái)更好的操作3D 打印設(shè)備，同時(shí)還可以通過(guò)三維建模的方式進(jìn)行服裝三維效果圖的設(shè)計(jì)與渲染。這就需要學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中需要學(xué)習(xí)到許多交叉學(xué)科的知識(shí)，例如工業(yè)設(shè)計(jì)、仿生設(shè)計(jì)、數(shù)字動(dòng)畫(huà)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、包裝材料工藝等等。

在設(shè)計(jì)方式中，利用三維軟件進(jìn)行服裝設(shè)計(jì)，操作十分方便，修改起來(lái)可以快速實(shí)現(xiàn)最佳效果，讓學(xué)生以上帝視角對(duì)服裝的款式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)思考，通過(guò)前視圖、側(cè)視圖、左視圖、透視圖不同角度觀察服裝結(jié)構(gòu)的合理性，進(jìn)一步優(yōu)化了服裝設(shè)計(jì)的手段，展現(xiàn)了數(shù)字化服裝設(shè)計(jì)的方式。

在三維建模中，常見(jiàn)的建模軟件有3DMax、Rhino 3D、Maya等，根據(jù)不同軟件的建模優(yōu)勢(shì)選擇一種合適的軟件對(duì)學(xué)生進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)。讓學(xué)生學(xué)習(xí)常見(jiàn)的服裝三維建?；痉椒ǎ萌S坐標(biāo)設(shè)計(jì)科學(xué)化的服裝結(jié)構(gòu)。

在服裝設(shè)計(jì)三維建模過(guò)程中，還可以利用三維軟件中自帶的模特模型進(jìn)行虛擬穿搭效果渲染，同時(shí)可以把服裝的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解，隨時(shí)進(jìn)行方位替換、材質(zhì)替換，使服裝設(shè)計(jì)的三維虛擬化得以實(shí)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)修正，有效解決服裝設(shè)計(jì)中圖紙草稿問(wèn)題，讓服裝設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)調(diào)整工作更加便利，保證服裝的款式設(shè)計(jì)新穎，促進(jìn)學(xué)生在服裝設(shè)計(jì)過(guò)程中的個(gè)性化和定制化學(xué)習(xí)[4]。

3.3 成品表現(xiàn)與展示

服裝設(shè)計(jì)教學(xué)的每個(gè)階段，都需要學(xué)生對(duì)自己的階段作品進(jìn)行展示。3D 打印技術(shù)課程的融合，可以使學(xué)生在制衣過(guò)程中及設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)對(duì)自己的作品進(jìn)行具體的表現(xiàn)。表現(xiàn)形式可以是實(shí)物，也可以是數(shù)字化表現(xiàn)。

以特殊服裝設(shè)計(jì)教學(xué)為例，學(xué)生可以根據(jù)模擬生物特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行特殊服飾設(shè)計(jì)，利用3D 打印技術(shù)制作仿生鳥(niǎo)的羽毛、仿生肌肉的柔韌性服裝、仿生冰絲的舒適短袖等等，可以快速通過(guò)3D打印設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)服裝的制作，進(jìn)行實(shí)物穿搭演示。

在展示階段中，結(jié)合3D 打印技術(shù)在服裝設(shè)計(jì)教學(xué)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)。充分利用3D 打印中的水問(wèn)轉(zhuǎn)印法、像素噴墨法等，進(jìn)行服裝顏色的快速噴印，同時(shí)借助黏合劑，將細(xì)節(jié)色彩（例如涂鴉圖案顏色）印到物體表面，進(jìn)一步豐富服裝的色彩效果，最終進(jìn)行成品展示和數(shù)字化制作過(guò)程演示，進(jìn)一步發(fā)揮3D 打印技術(shù)課程的豐富性特點(diǎn)。

4 3D 打印技術(shù)課程在服裝設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)中的設(shè)計(jì)實(shí)踐

4.1 設(shè)計(jì)實(shí)踐內(nèi)容

服裝設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)中，通過(guò)結(jié)合3D 打印技術(shù)讓學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)踐練習(xí)。前期已經(jīng)進(jìn)行了3D 打印技術(shù)課程中的理論學(xué)習(xí)，本次設(shè)計(jì)實(shí)踐內(nèi)容主要是通過(guò)主題設(shè)定，以海洋生物為設(shè)計(jì)元素，讓學(xué)生自主選擇服裝打印材料，并根據(jù)材料的光澤、硬度、成形特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行服裝造型的反向設(shè)計(jì)建模，渲染虛擬服裝效果圖，使服裝更貼合設(shè)計(jì)主題，最終通過(guò)FDM 熔融沉積成形技術(shù)來(lái)進(jìn)行服裝打印制作的實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)完成后進(jìn)行作業(yè)評(píng)比和展覽。

4.2 設(shè)計(jì)實(shí)踐方法

首先，服裝設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生以5 人為小組為單位，分別進(jìn)行分工定位，通過(guò)創(chuàng)意頭腦風(fēng)暴交流來(lái)選擇一種合適的海洋生物主題，根據(jù)主題來(lái)進(jìn)行3D 打印材料的選??；其次，小組成員進(jìn)行服裝草圖設(shè)計(jì)和3D 建模及效果圖渲染，并根據(jù)3D 軟件中的材質(zhì)進(jìn)行合理的服裝結(jié)構(gòu)演示，以渲染效果圖作為評(píng)判材質(zhì)是否合理的依據(jù)；最后，根據(jù)3D 打印設(shè)備的實(shí)際情況，選擇合適的打印參數(shù)進(jìn)行服裝3D 打印，并在此過(guò)程中讓學(xué)生充分了解ABS、EP、PA、PLA、光敏樹(shù)脂和金屬粉末等3D 打印材料的性能，掌握打印原理和相關(guān)打印設(shè)備的調(diào)試，最終并掌握服裝成品打印后基本的拋光打磨技巧。

4.3 設(shè)計(jì)實(shí)踐過(guò)程

學(xué)生在實(shí)踐設(shè)計(jì)過(guò)程中，往往會(huì)遇到很多的問(wèn)題，特別是對(duì)3D 建模過(guò)程中的問(wèn)題，常常會(huì)遇到復(fù)雜服飾的多邊形建模出錯(cuò)、曲面方向異常等問(wèn)題，這就需要教師及時(shí)來(lái)為學(xué)生糾正，運(yùn)用正確的建模方法和思路設(shè)計(jì)完成。同時(shí)，在實(shí)踐過(guò)程中也是學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作的過(guò)程，3D 打印技術(shù)課程是一門(mén)實(shí)操性很強(qiáng)、科學(xué)性較高的課程，需要團(tuán)隊(duì)中的每一位同學(xué)認(rèn)真完成其中的步驟，缺一不可，才能實(shí)現(xiàn)最終的3D 打印服裝成品。

通過(guò)對(duì)3D 打印技術(shù)中的每個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，使學(xué)生可以完全了解、掌握3D 打印技術(shù)的基本操作步驟和制作，以多學(xué)科面例如數(shù)學(xué)、編程等方面知識(shí)的配合，來(lái)進(jìn)行三維建模服裝結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用仿生學(xué)知識(shí)對(duì)服裝中的仿生結(jié)構(gòu)進(jìn)行立體化設(shè)計(jì)，使學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中養(yǎng)成思考的習(xí)慣。

4.4 設(shè)計(jì)實(shí)踐總結(jié)

以主題設(shè)定讓學(xué)生在服裝設(shè)計(jì)中進(jìn)行不斷創(chuàng)新，增強(qiáng)學(xué)生探索服裝前沿科技的主動(dòng)性。以本次海洋動(dòng)物元素為主題的3D打印技術(shù)服裝成品設(shè)計(jì)實(shí)踐為例，部分學(xué)生制作的成衣效果十分精致，具有未來(lái)科技感，如圖2 所示，學(xué)生團(tuán)隊(duì)以海洋珊瑚為創(chuàng)作元素，借用了珊瑚的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，給服裝設(shè)計(jì)帶來(lái)了新的吸引力和科技感，三維渲染圖的效果立體感極強(qiáng)，最終利用FDM熔融沉積成形技術(shù)來(lái)進(jìn)行3D 打印，讓學(xué)生從設(shè)計(jì)—到實(shí)踐——終成型，打破了傳統(tǒng)服裝設(shè)計(jì)的二維思維定式，感悟了服裝設(shè)計(jì)制造的前沿科技力量。

5 結(jié)語(yǔ)

將3D 打印技術(shù)課程融入到服裝設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)之中，不僅能夠使學(xué)生通過(guò)3D 設(shè)計(jì)實(shí)踐來(lái)進(jìn)一步感受服裝設(shè)計(jì)過(guò)程中的多樣性，還可以通過(guò)3D 打印技術(shù)中的融合多學(xué)科思路，在服裝設(shè)計(jì)中注入新思維、新創(chuàng)作、新理念，從而有效激發(fā)學(xué)生在服裝設(shè)計(jì)過(guò)程中的創(chuàng)作意識(shí)，提高服裝設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)的形式和內(nèi)容創(chuàng)新。同時(shí)，通過(guò)3D 打印技術(shù)的融合，完善當(dāng)前傳統(tǒng)服裝設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)過(guò)程中存在的不足，切實(shí)提升服裝設(shè)計(jì)專業(yè)的教學(xué)質(zhì)量。