基于增材制造技術的服飾發展分析

羅 密

江西服裝學院 工程中心(中國)

隨著新產業革命呼之欲出，增材制造技術將引領新產業革命的話題一遍又一遍被提及。增材制造技術自21世紀初開始迅速發展，并在全球范圍內被各行業廣泛應用。然而，增材制造技術在服裝行業的應用并不成熟，尤其是在中國服裝行業中的應用，相較于發達國家而言起步晚，目前較多的應用還停留在服飾配件等較小層面。荷蘭設計師Iris van Herpen最早將增材制造技術引入服裝設計領域，并通過多年的研究，成功將增材制造技術與服裝設計融合。伊朗設計師Behnaz Farahi拋開以往對增材制造技術在服裝外型設計方面的關注，轉而研究增材制造技術在服裝情感交互領域的功能設計，使增材制造技術在服裝情感交互設計領域得以應用和發展。本文旨在通過對上述兩位風格迥異的設計師作品中增材制造技術特點的應用分析，闡述增材制造技術在時尚產業領域的發展現狀，剖析其優缺點，以促進智能服裝面料的發展，為時尚產業中的科技發展提供參考。

1 增材制造技術

1.1 概念

增材制造技術的出現可追溯至19世紀中期，它的制造原理與傳統的制造技術概念完全不同，產品直接通過材料添加塑造而成[1]。增材制造技術又稱3D打印或快速成型技術，該技術具有環保、節能等諸多優點。20世紀末，隨著激光燒結打印及光固化打印技術等增材制造核心技術被攻克及其相應方法的問世，增材制造技術進入全面發展階段，并于2007年開始邁入高速發展階段。目前，增材制造技術在各行各業都取得了一定的發展。其優點是拋去傳統制造業中必須的開模、量產、倉儲流通等環節，實現了產品的直接快速成型(圖1)。此外，增材制造技術主要通過智能數碼方式實現產品成型，其相比傳統制造技術更簡便，能更個性化且更科學地實現產品生產，因此該技術發展優勢明顯[2]。

圖1 傳統制造業與增材制造業生產環節對比

傳統制造業：

1.2 增材制造技術在服裝領域的發展

增材制造技術相較于傳統制造技術雖有著諸多優點，但同時也存在發展瓶頸。在時尚產業領域，該技術的應用目前仍主要集中于服飾配件與珠寶首飾的設計等方面。因服裝設計的人體工程學與舒適性方面的要求，增材制造技術在該領域的研發與應用大都停留在造型設計層面。隨著各種新型打印材質與面料結構的研發，越來越多的打印面料結構得以創新設計和開發[3]。通過增材制造技術制得的服裝面料，其在柔軟性和彈性方面也取得了很大的突破。圖2為以色列大學的畢業生Danit Peleg利用家用3D打印設備Witbox，結合Optitex軟件設計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的設計目的是獲得柔軟性、彈性和強度兼具的優質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從傳統針織面料組織結構中獲取靈感，設計并推出的3D打印服裝產品——MODECLIX項目產品。該項目的主要內容是探討3D打印服裝的可穿戴性。由于打印品模擬了傳統針織物的線圈穿套結構，因此所得服裝具有較好的柔軟性與懸垂感。

圖2 Danit Peleg設計和打印的系列服裝作品

圖3 MODECLIX 3D打印服裝產品

通過上述案例可知，增材制造技術已在服裝行業取得了一些成績，服裝行業從業者也正通過各自研究領域的努力，從材料、設備、設計方法、面料結構等方面努力研發新產品。總體而言，增材制造技術在服裝行業的應用主要可分為外觀設計與功能性設計兩方面。

2 Iris van Herpen設計師作品分析

荷蘭設計師Iris van Herpen出生于1984年，2007年創立其同名服裝品牌。Iris van Herpen品牌的設計特點是結合傳統的手工技藝與高科技技術，以視覺美感作為第一要素，注重新型面料的研發設計。2010年，Iris van Herpen品牌首次將增材制造技術引入時尚服飾領域，并獲得全球性關注。十年來，設計師Iris van Herpen不斷嘗試應用各種增材制造方法和材料，創造出全新的設計風格，其增材制造技術的出色應用，常給人們帶來耳目一新的視覺沖擊。Iris van Herpen不同時期的作品充分反映了增材制造技術在服裝設計領域的演化。

2.1 服飾作品分析

Iris van Herpen服裝作品的主要特征如下：

——復合應用多種材料；

——注重非紡織材料的創意性應用；

——注重面料內部結構的表達，追求細節極致美；

——擅于跨學科、高科技含量技術的應用。

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(3D打印)制作而成。該作品是設計師與荷蘭建筑事務所合作生產的，打印服裝在造型呈現出大量的帶有建筑風格的塊狀結構，極具未來風格與機械建筑美感。然而，由于這件服裝在質感上更傾向于硬質雕塑，因此其不能稱為真正意義上的服裝，它的藝術價值高但服用性能較低[4]。2011年設計制作的骨骼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，設計師在這件服裝的靈動性上進行了較大調整，其中，鏤空技術的應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，強調不羈與叛逆以表現對現實生活的逃避[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，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，復合型工藝特性(將增材制造技術與與其他工藝技術結合使用)愈加突出[7]。如，將增材制造技術與激光切割技術、熱黏貼工藝等新型方法結合并創新應用。2019年，Iris van Herpen推出的Dichotomy作品，即綜合使用了增材制造技術、激光切割技術及熱黏合工藝，所得面料呈現出一種起伏律動感，產生了飄逸自然的波狀紋理造型[8]。

表1 Iris van Herpen在2010—2019年設計制作的部分服裝作品分析

2.2 作品趨勢特性分析

由對前述服裝作品的分析，可總結出Iris Van Herpen品牌在2010—2019年這10年中材料和技術的使用與演變過程。在增材制造技術應用初期(2010—2011年)，Iris Van Herpen品牌關注點主要在材料的造型優化方面，由塊狀向傳統的紡織材料造型靠攏。2011—2015年，Iris Van Herpen品牌的關注點則在增材制造技術的靈活應用及該領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，增材制造技術不再占主導地位，其著重點在于增材制造技術與其他科學技術的結合應用，即基于增材制造技術，為服裝作品的設計持續發力。由此可見，盡管增材制造技術的研究熱度和使用熱度有所下降，但與此同時該技術也日漸成熟。目前，增材制造技術還不能完全代替傳統的紡織技術，但該技術有在時尚領域沉淀為日常設計工具一部分的能力與潛力。

3 Behnaz Farahi設計師作品分析

伊朗建筑師Behnaz Farahi同樣擅長增材制造技術的應用。與設計師Iris van Herpen利用增材制造技術在產品的外形方面不斷探尋與創作不同，Behnaz Farahi的關注點及探索對象則為通過新技術實現著裝人體與周圍環境的情感互動[9]。其探索目標是模仿人類自然生態系統下的本能形態和原則，強調智能服裝的仿生態行為，從而使服裝與周圍環境產生互動移情關系。Behnaz Farahi的作品涉及的功能性復雜而突出，其設計理念除社會互動性外，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制備的面料中安裝了若干個攝像頭，用于對周圍人目光的探測與收集(圖像感知技術)，經由信息的傳遞，最后使服飾面料通過起伏律動進行信息反饋[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設計的可穿戴頭飾 “突觸”，同樣采用了增材制造技術(3D復合材料打印技術)，該設計的核心是柔韌性設計與智能收縮和延展設計。打印頭盔能夠探測到人體腦部活動神經的活動，再通過發光及結構收縮作出反應，實現情感反饋互動。該產品同樣是設計師在探索3D打印復合材料功能方面的更多可能性。2019年，Behnaz Farahi推出“彩虹色”互動項圈作品，其設計原理與“目光的愛撫”類似，設計靈感來源于蜂鳥，造型也類似于鳥類的頭頸部羽毛。該互動項圈中安置有多個攝像頭及旋轉陣列，對由攝像頭收集的周圍環境人物動作和表情數據給予反饋，信息反饋表現為領部色塊的翻轉變化。該設計相較于之前的作品，在外型與細節上，尤其是情緒互動的效果上更豐富、智能和美觀。上述所有3D打印產品的研發與實現，均基于增材制造技術，產品的智能化水平與增材制造技術的發展息息相關。

表2 Behnaz Farahi近年作品分析一覽表

4 設計師打印作品比較分析

科技的進步總是能為時尚界帶來令人耳目一新的創新與設計。設計師Iris van Herpen擅長使用不同的打印設備在服裝的質感、外型方面不斷探索與研發，在服裝的可穿戴性及成衣化方面不斷演變與拓展；設計師Behnaz Farahi則利用增材制造技術強大的創意塑造性輔助其服飾上的交互性設計。自古以來，服裝主要被用來遮羞蔽體，同時滿足一定的審美。但隨著社會的發展，新的設計認知帶領人們重新定義服裝的功能。人工智能終將帶領人類步入一個新的全智能未來空間。服裝若能夠與人類一樣可產生思考，或與人類一樣實現情感感知并交流互動，未來世界的服裝功能將會刷新其傳統定義。

前文兩種類型的服飾設計案例很好地說明了增材制造技術不僅可促使服裝設計在外觀造型上獲得突破性進展，而且能夠輔助智能互動型服裝的設計，并且在該領域有著長足的發展空間。兩位設計師分別基于增材制造技術，對服裝的外型和功能進行深入探討與研究，所得產品表現出很強的創新性與風格特征，但其都很難普及與商業化(表3)。增材制造技術在服裝領域的應用優點突出，然而，其量產和普及仍存在一定的難度，原因在于：該技術工藝復雜，涉及的學科繁復，此外，復合型材料的使用也導致其制作難度加大，生產成本提高。因此，采用增材制造技術實現服裝成品的商業化制作仍有一定的難度。

表3 Herpen與Behnaz Farahi的設計作品特點對比

在當代增材制造技術的支持下，智能情感交互技術在服裝載體上的實現具有明顯優勢。首先，智能技術高速發展中，交互設計的載體通常為移動產品，如手機、汽車、家居設備等，而服裝因其附著于人體的特性，無需額外配備，相較于其他電子產品而言有著無可比擬的便利性優勢。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生融合，并且其情感表達更直觀。

5 結語

對智能制造新素材的探索與創新是服裝設計的核心與生命源泉，科學技術水平決定了智能面料的發展。增材制造技術作為第四次工業革命的強力主推技術，在服裝設計領域有著非常廣闊的發展前景。

Iris van Herpen的設計案例很好地展現了增材制造技術優異的造型能力與環保、節能等優點，但同時該技術也面臨較多的問題，有待進一步優化和完善。如，目前增材制造技術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，是增材制造技術未來有待突破的發展瓶頸。智能交互式3D打印服飾設計有著非常廣闊的發展空間，其具有突出的智能制造特性。基于增材制造技術的交互設計賦予服裝更多功能上的可能性，充分證實服裝不僅具有遮羞與美觀的基本功能，還可實現無限的智能性。

增材制造技術在服飾設計領域不斷發展與更新，通過新素材研發、新結構的突破等方式，不斷改善與解決面料柔韌性、貼身性與美觀性等問題。服裝設計相關從業者們需站在更高的智能發展角度，賦予增材制造服裝更多科技方面的可能性，同時，拓展該技術與其他領域的融合式設計與研究。增材制造服裝不僅涉及服裝設計領域，而且融合了材料學、機械學和人工智能學等多學科領域的知識。跨領域合作研發是增材制造領域服飾未來發展的趨勢。

基金項目:江西省教育廳科學技術研究項目資助(GJJ191075)