基于3D打印技術(shù)在服裝設(shè)計課程中的創(chuàng)新實驗研究

邢 穎 陳 晨 張志菊

（江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南通 226007）

3D打印技術(shù)目前已經(jīng)在立體裁剪、服裝設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計課程中加以應(yīng)用。服裝設(shè)計專業(yè)的教育必須適應(yīng)新技術(shù)新材料的發(fā)展而做出課程的調(diào)整，以培養(yǎng)更多的有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神的高素質(zhì)人才。在傳統(tǒng)服裝設(shè)計、立體裁剪課程中引用3D打印技術(shù)，使用跨學(xué)科的教學(xué)模式，可鼓勵學(xué)生從源頭思考空間造型、材料和人體之間的關(guān)系，以改善傳統(tǒng)立裁服裝材料單一、創(chuàng)意不足、造型陳舊等狀況。實際的教學(xué)效果也表明，這種教學(xué)模式可以打破傳統(tǒng)服裝設(shè)計的二維思維定勢。

1 3D打印技術(shù)在服裝設(shè)計課程教學(xué)開發(fā)中的構(gòu)建

3D打印技術(shù)在服裝業(yè)的運用日益廣泛，但國內(nèi)服裝設(shè)計專業(yè)教學(xué)中卻缺少相關(guān)的課程設(shè)置。我們把3D打印技術(shù)運用到創(chuàng)新的服裝設(shè)計課程中，分為空間與造型、材料創(chuàng)新運用、個性化定制三個教學(xué)模塊進行探討。研究表明，這種跨學(xué)科教學(xué)模式有利于打破服裝設(shè)計傳統(tǒng)思維定式，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。3D打印技術(shù)是典型的顛覆性技術(shù)，是基于增材制造技術(shù)形成復(fù)雜的內(nèi)部凹陷、中空、互鎖或者大量規(guī)則細節(jié)的形狀，可以獲得傳統(tǒng)裁剪方法所不能實現(xiàn)的服裝造型和細節(jié)。在服裝設(shè)計創(chuàng)新過程中利用3D打印技術(shù)，要求設(shè)計師有顛覆性的構(gòu)思和立體造型意識，同時要具備跨學(xué)科的知識，融合服裝設(shè)計、材料、工業(yè)設(shè)計、機械、仿生學(xué)、人工智能等多學(xué)科的知識才能深入學(xué)習。

2 3D打印教學(xué)模塊和教學(xué)內(nèi)容改革

基于上述考慮，我們在服裝設(shè)計傳統(tǒng)課程第四情境中引入了3D打印技術(shù)進行課程改革，以適應(yīng)3D技術(shù)突飛猛進的形勢?？紤]的出發(fā)點是因為這時學(xué)生已掌握傳統(tǒng)面料立體裁剪的基礎(chǔ)技巧，而對新材料新技巧有學(xué)習的沖動。服裝設(shè)計課程總課時為72學(xué)時，分為4個情境，課程教學(xué)模式結(jié)合第四情境（20課時）為設(shè)計和制作結(jié)合，動腦和動手結(jié)合，最后要求學(xué)生做出實物。情境四中服裝創(chuàng)意產(chǎn)品設(shè)計調(diào)整為，模塊A空間與造型模塊，模塊B材料創(chuàng)新運用模塊，模塊C個性化定制模塊。如表1所示。

表1 服裝設(shè)計課程改革情境四導(dǎo)入3D打印模塊

3 教學(xué)模塊和內(nèi)容設(shè)置

3.1 模塊A：空間與造型模塊

模塊培養(yǎng)學(xué)生三維想象力，了解空間結(jié)構(gòu)形態(tài)和材料之間的關(guān)系。主要有：①硬性材料空間造型方法研究：嘗試讓學(xué)生利用木塊、紙張、塑料、竹子、金屬片等硬質(zhì)材料進行服裝造型，培養(yǎng)學(xué)生的三維空間想象能力。用立體構(gòu)成的手法構(gòu)思服裝設(shè)計的局部造型和服飾搭配造型運用，在人臺上進行實驗性教學(xué)。如圖1所示。②軟性材料空間造型方法研究：學(xué)習利用軟性材料諸如紙、可翻折的塑料等來進行空間造型，因其造型特點跟3D打印效果類似，造型快捷便利，也是學(xué)習3D打印技術(shù)很好的前期基礎(chǔ)。參照Threeasfour2022秋冬的高級定制鏤空設(shè)計融合夸張立體感造型以及特殊的紋理面料營造神秘視覺形象。如圖2所示。

圖1 硬性材料空間造型

圖2 軟性材料空間造型

3.2 模塊B：材料創(chuàng)新運用教學(xué)模塊

①3D打印材料選擇。采用設(shè)備Ultimaker2高精度UM2結(jié)構(gòu)Dreamaker雙噴頭雙色打印機這樣的小型桌面級光固化設(shè)備，運用成型耗材：PLA，ABS，HIPS，PVA，PE，PP，PETG，木屑，木質(zhì)，碳纖維，尼龍，變色和漸變色，機器定位精度：XY軸：0.01mm，Z軸：0.0025mm。

②3D打印材料的應(yīng)用。根據(jù)每種材料的硬度、光澤、成形特點都不同，要求學(xué)生熟知各種常見的3D打印材料及相對應(yīng)的打印機。講授FDM熔融沉積成形技術(shù)、SLS選擇性激光燒結(jié)技術(shù)、SLA光固定立體成型技術(shù)這三種主要成形技術(shù)的原理，以及相對應(yīng)的3D打印材料。③實踐面料創(chuàng)新：用實物展示和參觀設(shè)備的方法，讓學(xué)生了解ABS、EP、PA、PLA、光敏樹脂和金屬粉末等3D打印材料的性能及其打印原理和相關(guān)打印設(shè)備，并掌握成品打印后基本的拋光打磨技巧。采用3D打印泡泡機、水晶、硅膠，或用3D打印出來的磨具進行倒模，形成不同的實驗配方。將刺繡和3D打印筆結(jié)合，通過3D打印模擬針法軌跡，根據(jù)筆的溫度創(chuàng)作面料小樣，產(chǎn)生三維刺繡效果、空間軌跡效果。如圖3所示。

圖3 3D打印蜂窩、蜂巢組織

3.3 模塊C：個性化定制教學(xué)模塊

①3D打印服飾品造型研究。采用樹脂、塑料、硅膠、尼龍、纖維等材料，3D打印材料適合打印小件的服飾產(chǎn)品，諸如項鏈、手環(huán)、耳環(huán)、鞋子、肩章、胸針、帽子等。學(xué)生通過特殊材質(zhì)的肌理效果進行材質(zhì)混搭，增強服裝的親和力和層次感。服飾品可以融入傳統(tǒng)材料，達到不一樣的視覺沖擊效果。[1]如圖4所示。②3D打印筆創(chuàng)意設(shè)計研究。主要有兩大類：一種是熔融擠出式，一種是光固化式。結(jié)合課堂的教學(xué)案例，能夠有效地挖掘3D打印技術(shù)和課程內(nèi)容的有機結(jié)合，在教學(xué)設(shè)計的過程中為了給予學(xué)生們更多的靈感參考，可以多多鼓勵學(xué)生們觀察身邊事物，合理地利用身邊的資源。藝術(shù)本身就起源于不斷的“模仿”和“游戲”過程。通過不斷地實踐操作，能夠讓學(xué)生們有效地掌握基礎(chǔ)知識。同時課堂也是一個大型的信息交流和交互平臺，學(xué)生們之間可以彼此觀察和學(xué)習，充分利用學(xué)生自評和師生之間互評的多元化評價模式。③3D仿生創(chuàng)意設(shè)計研究。掌握空間造型、材料性能及計算機建模的知識，學(xué)生們可以進入下一個環(huán)節(jié)——創(chuàng)意發(fā)散與運用的學(xué)習。講授現(xiàn)行3D打印服飾品的成功案例，講授如何通過不規(guī)則曲面、螺旋環(huán)面、胞體進行服飾品設(shè)計，講授莫比烏斯環(huán)、克萊因瓶這些突破3D界限、不分內(nèi)外的結(jié)構(gòu)，打破學(xué)生的思維定勢。

圖4 學(xué)生3D打印胸針設(shè)計

圖5 3D打印筆打印學(xué)生作品參加2021上海時裝周展演

4 3D打印研究實踐成果

4.1 制作模型

課堂上應(yīng)用3D打印設(shè)備模擬各種疊加材質(zhì)效果，用計算機模擬三維效果使服裝的分量感不斷增加，并具有特殊的材料肌理效果與獨特的材質(zhì)表達。①3D打印FDM熔融成形技術(shù)應(yīng)用：研究新材料應(yīng)用，通過合理的設(shè)計、方法的優(yōu)化、材料的合理搭配，達到理想的設(shè)計要求。②優(yōu)化3D打印服飾材料性能：通過建模軟件可以對設(shè)計目標進行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，改變原材料的物理性能，從而整體上改變材質(zhì)的性能，達到新材料的效果。③新材料在3D打印服裝上的應(yīng)用與復(fù)合方法：研究進行單元體設(shè)計并且將其巧妙地打印出來后與服裝合理巧妙地銜接在一起，研究如何能形成一個組合體。這一種成型的方式也是3D打印技術(shù)應(yīng)用時經(jīng)常會采用的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計手段，研究設(shè)計出契合人體需求的紡織服裝產(chǎn)品。

4.2 現(xiàn)場實施

基于構(gòu)建做中學(xué)充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，感受體驗→技藝訓(xùn)練→探究學(xué)習→創(chuàng)新創(chuàng)作，文化傳承與創(chuàng)新研究的主要內(nèi)容：1、3D打印技術(shù)與纖維織物的有效結(jié)合。2、3D打印技術(shù)與組織結(jié)構(gòu)的有效結(jié)合。3、3D打印技術(shù)與單元體設(shè)計的有效結(jié)合。在教學(xué)活動中，老師針對教學(xué)目標運用各種教學(xué)方式組織學(xué)生進行活動，借助小組合作的形式展開項目教學(xué)，帶領(lǐng)學(xué)生在真實的情景中進行項目實踐和頭腦風暴后，充分發(fā)揮創(chuàng)意教學(xué)的作用，使課程對應(yīng)文化、科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)、藝術(shù)等領(lǐng)域。

4.3 評估考核

采用過程考核與作品考核相結(jié)合的模式，結(jié)合自評、組員互評、師生互評等多種評價方式，使過程性考核貫穿整個教學(xué)過程，作品考核站在企業(yè)設(shè)計師和專業(yè)的角度進行商業(yè)評價，優(yōu)秀作品與企業(yè)協(xié)同合作孵化產(chǎn)品可以參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽和文創(chuàng)設(shè)計大賽，為學(xué)生后續(xù)創(chuàng)業(yè)發(fā)展搭建平臺。課程評估貫穿整個教學(xué)過程，每個模塊結(jié)束后通過課程信息化平臺參與問卷調(diào)查，針對教學(xué)效果和教學(xué)內(nèi)容的反饋及時調(diào)整教學(xué)過程并對問題進行改進。

5 結(jié)語

3D打印服裝設(shè)計能夠有效實現(xiàn)個性化產(chǎn)品定制，而且在實際應(yīng)用過程中能夠很好地簡化整個產(chǎn)品設(shè)計以及生產(chǎn)流程，從而讓整個產(chǎn)品設(shè)計效率得到提升；能夠有效縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期，而且能減少不必要的資金浪費；借助于數(shù)字模型軟件進行產(chǎn)品設(shè)計與調(diào)整十分便利，能夠?qū)⒁恍┰煨徒Y(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的產(chǎn)品有效打印出來，同時也能有效借助網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信息資源共享。這種教學(xué)模式嵌入有助于開拓學(xué)生設(shè)計思路，增強學(xué)生的創(chuàng)新能力[2]。