基于FDM工藝的3D打印技術在服裝上的應用

梁笑晗，張津琿

（1.青島市第五十八中學，山東青島 266100；2. 北京服裝學院，北京 100029）

3D打印技術是在20世紀90年代逐漸興起的一項先進制造技術。3D打印的服裝本質就是結合服裝CAD技術、VR技術和快速凝固激光材料等手段，展開的服裝設計與創新。它顛覆了傳統的服裝設計，在虛擬的人體上繪制服裝，更好地展現了未來主義的空間感和立體感。

1 3D打印技術介紹

1.1 3D打印的基本原理與方法

3D打印技術屬于快速成型范疇，以數據、模型為基本，使用金屬或ABS塑料等材料作為打印材料，用逐層打印的方法來構筑成品的技術。其基本原理都是疊層制造，由快速原型機在X-Y平面內通過掃描形式形成工件的截面形狀，而在Z坐標間斷地作層面厚度的位移，最終形成三維制件。

快速成型技術根據成型方法大致可以分為兩大類：基于激光和其他光源的成型技術，例如光固化成型（SLA）、分層實體制造（LOM）、UV紫外線成型技術等；基于噴射的成型技術，例如熔融沉積成型（FDM）、3D噴墨打印（3DP）等。

1.2 3D打印技術在服裝設計中的應用

3D打印技術在服裝領域雖然起步較晚，但發展速度較快，3D打印是一種顛覆了傳統服裝設計的創新技術。荷蘭設計師艾瑞斯·凡·赫本，她在2011年憑著自己獨特的3D打印技術完成立體感的時裝設計，大膽奇詭的構思、來自自然界的巧妙靈感，獲得了高級定制時裝界的高度認可。

1.3 服裝3D打印材料

縱觀當下3D打印材質在服裝設計中的應用，從材料的成分看，適宜服裝3D打印技術的材料種類較少。尼龍粉末、滌綸長絲因其本身具有紡織纖維的特點，所以較適宜用來打印服裝，聚合類塑料也會用于創意裝或者表演服的制作，其他類型的3D打印技術材料在服用性能上則表現較差[1]。

2 基于FDM工藝的3D打印服裝實例

3D打印服裝基本流程為：第一步，進行圖紙繪制；第二步，用三維軟件構建立體模型；第三步，選定機型、材料、打印服裝；第四步，對打印產品進行后處理以完善服裝；第五步，建立三維圖紙與產品數據對照資料，為后續建模改進提供依據[2]。

下面以一個款式比較簡單的連衣裙為例，基于FDM工藝進行服裝打印應用淺析。

2.1 前處理

圖紙繪制完后，將設計好的服裝在UG三維建模中建立三維模型。

檢查模型并導出STL格式。將STL文件讀入Magics軟件，小禮服被分成一個個的小三角片。

STL數據校驗無誤后，即可調整模型制作的擺放方位。調整擺放方位主要遵循以下幾個依據：第一，考慮模型表面精度；第二，考慮模型強度；第三，考慮支撐材料的施加；第四，考慮成型所需要的時間。

選定3D打印機機型與材料。此次打印服裝使用的是太爾時代Inspire S250快速成型機，該設備技術參數如表1所示。

表1 Inspire s250設備的技術參數

確定分層參數。通常情況下，分層參數是不需要進行改動的，設備調試好之后，會保存一個合理的參數集。如果對成型質量有更高的要求，也可以根據所掌握的參數設定經驗進行改動。分層參數包括層厚參數、路徑參數及支撐參數等。層厚影響著模型制作表面質量及制作的時間。

添加支撐結構。FDM工藝在成形加工時需要通過軟件添加支撐結構。支撐結構的合理性極大地影響這些工藝的成形質量。根據支撐面的形狀特征，對STL模型添加FDM工藝支撐，可以提高FDM支撐的效率和質量。

分層參數設定完畢后，可對模型進行分層。分層完成后得到一個由層片累積起來的模型文件，存儲為所用快速成型機識別的格式，以進行調用和修改。

2.2 打印成型

打開快速成型機，將設備與計算機連接起來，并載入前處理生成的切片文件。工作臺清潔后開始系統初始化，也就是XYZ軸歸零的過程，之后成型室進行預熱，到設定溫度后便可以執行打印模型命令，快速成型機開始自動進行逐層堆積。

2.3 后處理

該設備打印出的模型后處理比較簡單，主要就是去支撐和打磨。支撐和模型采用了兩種顏色的材質，實體是白色，支撐為灰色。因此，支撐非常容易辨別，也避免了在拆除過程中對模具的傷害。支撐去除后，將產品用砂紙進行打磨、裝飾，使各立面更光滑美觀，如圖1所示。

圖1 小禮服3D打印成品

3 結語

3D打印技術輔助服裝設計的應用使設計師的設計思路表達更加豐富多彩。這樣的高科技設計能夠讓人們得到更加直觀、立體的感受, 設計出來的服裝與傳統相比, 使服裝設計師的思維表達變得更加隨心所欲, 實現了真正的服裝個性化生產模式[3-4]。推動了3D打印技術中材料的創新和研發，只有豐富的材料才足以支撐服飾品的種類，同時，優化產品的用戶體驗。