基于3D打印技術的服裝設計創新研究

劉洋

（沈陽化工大學，遼寧 沈陽110000）

3D 打印技術是2D 打印切片逐層黏合的三維產品制造技術，通過采用工業印刷技術，能夠避免人工謄抄的錯誤問題，還能夠提高信息傳輸時效性與準確性。在現代服裝設計領域中，傳統的設計技術局限性逐漸暴露，被稱為可能是第三次工業革命開端的3D 打印技術，在很大程度上改變了服裝設計模式。通過采用3D 打印技術，使得服裝設計方法得以全面創新，相比于傳統的設計方法而言，3D 打印技術具有更多的優勢，能夠全面推動服裝設計創新。

1 3D 打印技術簡要分析

3D 打印技術是以數字化模型為基礎的一項快速成型技術，對于部分具有黏合性的材料，利用2D 打印方法對基礎三維物體，相比于二維打印技術使得空間維度增加。

1.1 3D 打印技術的基本概念

3D 打印技術應用在服裝設計領域中，能夠使得服裝設計構思與最終成型實現一致，在各個環節中都能夠利用數字控制的方式完成，且所有形狀與結構都能過每一層的逐層變化界面與前一層自動連接制造三維形態。現階段，3D 打印技術主要包括擠壓技術、線裝技術、粒末技術、粉末層噴頭技術、層壓技術以及光聚合技術等多種形式，擠壓技術主要是利用對具有熱塑性材料進行逐層擠壓的方式進行打印；線裝技術通常可以在合金中進行應用；粒末技術主要應用在技術、陶瓷等粉末打印中；粉末層噴頭技術也就是石膏打印技術，只在石膏材料中應用；層壓技術的打印材料對象較多，包括金屬膜、紙張以及塑料薄膜等；光聚合技術的打印材料主要為硬化樹脂，利用對光的控制逐層硬化液態材料，使其能夠成型。

利用3D 打印技術對產品進行生產，需要對產品結構進行三維建模處理，之后通過分層技術將模型進行切片處理，每一片路徑打印后都需要進行黏合[1]。

1.2 3D 打印技術在服裝設計中的應用現狀

在2010 年前后，荷蘭某時裝設計師開始將3D 打印技術應用在服裝設計中，在其作品中展現出了3D 打印技術的良好造型能力，極高的精度無法通過傳統工藝實現，從而使得具有極強立體感的服裝開始出現。盡管服裝無法達到具有立體建筑感的立體主義設計效果，但是所設計的固裝產品質地較硬，難以實現正常的穿脫，只是作為展示性展品在模特身上進行組裝，拆卸后則成為零件狀態；在2015 年的時裝周中，某設計師采用3D 打印技術，應用了柔軟的質感，在貼合人體曲線的基礎上，展現出了3D打印技術的效果，所設計的服裝不僅具有良好的觀賞性，同時具有實用性。3D 打印技術在服裝領域的應用經過一段時間發展后，從無法正常穿脫的硬質服裝逐漸發展到可以穿脫的柔性服裝，3D 打印技術采用的設備、方式以及材料等都出現了很大的變化，如圖1。我國3D 打印行業起步時間較晚，當前較為領先的為龍尼科技打印的3D 服裝，可以打印硬質與柔性兩種不同材料，所以我國3D 打印服裝領域雖然起步較晚，但是技術創新能力較強，整體發展速度較快[2]。

圖1 磁性組件和改進的立體光固化3D 打印機示意圖

1.3 3D 打印服裝材料分析

現階段，3D 打印技術在服裝領域中的應用，主要以FDM、SLS 以及SLA 三種工藝為主，FDM 是指將塑膠材料進行加熱熔化后，利用機器擠壓到固定位置凝固成型；SLS 技術是指將粉末材料加熱后，利用高效激光進行燒結打印處理，使其能夠成型；SLA 技術是指通過紫外光對液態材料進行掃描處理，每一次掃描都會形成一層較薄的切片，從而完成三維模型構建。不同技術對應的材料具有一定差異，比如PLA 材料的打印溫度在195～210 ℃范圍內，具有不易變形、立體感較強以及完成度較高的優勢，但是柔韌性較差，且質感較為僵硬；ABS 材料的打印溫度在230～250 ℃范圍內，具有不易變形、立體感強的優勢，但是柔韌性較差，質感較為僵硬，且不適合家用；TPE 材料的打印溫度在220～320 ℃范圍內，具有不易變形、質感柔軟以及韌性較好的優勢，但是造價較高，且當前接受度較低；未來8000 樹脂材料的打印溫度在210～230 ℃范圍內，具有時效性較好、立體感較強以及完成度較高的優勢，但是質感較為僵硬，且容易出現破碎問題；塑料粉末材料的打印溫度在180～200 ℃范圍內，具有利用率高以及不需要支構等優勢，但是產品結構較為疏松，且存在一定的有毒粉塵[3]。

2 3D 打印技術在服裝設計中的創新實踐

將3D 打印技術應用在服裝設計中，首先需要完成服裝設計方案的圖紙繪制，對服裝的外形、尺寸以及弧度等數據進行初步設計；之后需要在三維軟件中構建服裝產品的立體模型，模型設計需要考慮到服裝的支撐力、最優厚度以及產品最終效果，支撐力是服裝產品能夠成型的決定性因素，最優厚度是保證服裝設計效果以及打印技術應用效果的基礎，產品效果對于三維圖紙的設計方案具有指導性作用；之后需要將服裝產品進行打印處理，不同產品對于打印設備以及材料的要求不同，為了確保服裝3D 打印整體效果，需要做好服裝產品、打印設備以及打印材料的統一化處理；最后，需要對服裝產品進行優化處理，主要是修復3D 打印過程中存在的缺陷型問題，并構建實際服裝產品與三維設計方案數據庫，為后續的服裝打印生產提供基礎。

2.1 確定3D 打印設備與材料

服裝構件的3D 打印材料、3D 打印設備分別采用未來8000樹脂與3D 激光固化打印設備；打印材料為液體狀態，聚合固化條件設計為350 nm 波長的紫外光，打印精度能夠達到100 um。未來8000 樹脂材料具有打印成本較低、精度較高、時效性良好以及裝配性良好等優勢，打印后產品表面較為光滑，打印可以利用絲印技術、電鍍技術以及噴漆技術等方式進行處理；未來8000樹脂材料的熱變形溫度為45 ℃，抗拉伸強度為46 MPa，彎曲強度為66 MPa，吸水率為0.5%；所采用3D 打印設備能夠打印的尺寸較大，且精度能夠滿足需求。

2.2 零件成型處理

在服裝3D 打印技術應用過程中，其基本流程為：（1）對服裝產品的結構進行三維建模處理。（2）采用分層技術進行切片，每片路徑數據經過掃描后，能夠精確地控制在激光器與升降臺的工作模式，在激光器紫外線光大道固化套件后，利用計算機數控方式照射液態未來8000 樹脂材料表面，使其能夠固化為一層切片，之后升降臺會下降到第二層切片的位置中，按照該順序規劃構成每層切片，實現與上一層的黏合，在服裝產品打印完成后，從液體中整體拉出。（3）最后需要做好后期的優化處理，在服裝產品全部打印完成后，用砂紙對其進行細化處理，使得服裝產品的各個立面更加光滑，保證其良好的光澤度。

2.3 服裝制作

采用3D 打印技術處理的服裝，其構件質地較硬，無法與人體實現良好的貼合，需要與傳統面料進行結合，在保證服裝產品科技感的基礎上，提升3D 打印服裝穿著舒適度。在本次設計中，服裝采用的面料特點與花紋，能夠與3D 打印材料、紋樣保持一致；采用雙層螺紋織物方式，具有良好的彈性，不僅能夠與人體實現良好的貼合，同時具有充分的韌性，使得3D 打印服裝不會出現變形問題；采用花紋設計感較好，底色和鏤空的3D 打印衣片融合，立體造型能夠透出底布的特點[4]。

3 3D 打印技術在服裝設計中的應用問題與發展

通過上文的分析可以明確，3D 打印技術已經在服裝設計領域取得較為廣泛的應用，但是由于3D 打印技術的應用實踐經驗缺乏，與傳統設計技術存在較大差異，當前在具體應用中還存在著一些問題，導致3D 打印技術的優勢難以無法全面發揮。

3.1 3D 打印技術應用局限性分析

首先，發展3D 打印服裝打印技術受到成本的限制，較高的成本使得3D 打印服裝難以順利浸入市場，盡管3D 打印技術已經可以在不同質感、不同材料的服裝設計中應用，但是3D 打印服裝的市場價格依然較高，使得3D 打印服裝難以進入群眾的生活，無法成為主流服飾。其次，3D 打印服裝設計師與模型建造師難以對服裝產品達到一致意見，所以要求3D 打印服裝設計人員能夠熟練地應用3D 打印技術以及相關建模技術，3D 打印服裝的設計對于設計人員的專業技術能力具有更高的要求，當前大部分設計師都無法熟練應用3D 設計軟件，需要較高的學習成本與時間，從而導致3D 打印技術難以在服裝設計領域中普及，雖然3D 打印設備可以實現家用，設計師能夠按照自身的想法完成服裝設計，但是通常設計師無法自主建模，從而導致3D 打印技術的推廣難度較高。最后，3D 打印服裝與傳統服飾的制作方式不同，3D 打印技術的三維掃描方式能夠對高精度產品進行復制與打印，還能夠沒有誤差地對服裝進行打印，從而會導致服裝設計版權受到侵害，在服裝設計知識產權保護方面存在著一定局限性問題，容易引起知識產權糾紛問題[5]。

3.2 3D 打印技術在服裝設計中的應用創新策略

雖然3D 打印技術在服裝設計領域具有眾多的優勢，但是依然不可避免地存在著一些局限性問題，為了能夠推動我國服裝設計領域創新發展，需要明確3D 打印技術在服裝設計領域中的發展性，具體包括如下幾項優化措施：（1）3D 打印服裝產品價格會隨著技術的不斷成熟而降低，從而逐漸被群眾接受與認可，在基礎生產設施與技術水平達到一定程度后，針對3D打印服裝領域的投資會不斷提升，從而形成3D 打印服裝產業模式，3D 打印服裝的生產成本自然就會降低，所以需要不斷加強基礎設施完善，并加強對投資的吸引，使得3D 打印服裝的生產成本能夠得到均攤，進而降低與優化3D 打印服裝市場價格，使其達到群眾可接受的價格范圍內，是促進3D 打印服裝行業發展的有效措施，在具有廣闊市場消費空間的基礎上，能夠推動3D 打印服裝產業發展。（2）在3D 打印技術日益成熟的形勢下，3D 打印服裝的虛擬試衣技術更加人性化，通過虛擬試穿技術能夠實現3D 打印服裝的網絡化定制，符合當前服裝行業網絡化發展的趨勢，通過虛擬機器人模型，能夠為消費者提供虛擬試穿服務，從而能夠按照消費者的自身需求，對3D 打印服裝的細節進行優化，能夠有效提升3D 打印服裝市場競爭力，還能夠降低傳統服裝領域中模型、倉儲等環節的成本支出，進一步降低3D 打印服裝的生產成本，能夠按照消費者的身體特征，對3D 打印服裝的具體細節進行優化，拉近3D 打印服裝設計與消費者之間的距離，還能夠提升溝通交流效率，使得3D打印服裝的建模處理等難度不斷降低，所以需要加強對虛擬試穿技術的研發與創新[6]。（3）需要做好3D 打印服裝產品的產權保護工作，健全相關法律法規體系，保證3D 打印服裝產品設計知識產權能夠得到保護，從而能夠激發設計人員積極性，在3D 打印服裝領域形成以創新為推動力的發展模式，避免3D打印服裝知識產權擁有者的合法權益受到侵害，需要在法律以及法規方面不斷進行完善，確保3D 打印服裝領域健康發展，避免抄襲、侵權等問題發生，引導3D 打印服裝行業不斷向前發展，需要相關部門以及管理人員做好基礎性工作。

4 結束語

綜上所述，本文簡要闡述了3D 打印技術的基本內涵與應用現狀，并結合具體實例對3D 打印技術的應用方式進行分析，最后總結了當前3D 打印技術在服裝設計領域中應用存在問題，提出對應的解決措施，希望能夠對我國服裝設計人員起到一定的借鑒與幫助作用，不斷提高3D 打印技術應用水平，推動設計理念創新。