基于3D打印技術的實驗性服裝設計研究

摘? 要：分析實驗性服裝發展的多元化背景，對3D打印技術的發展及其在設計領域的應用進行了闡述，并對其優勢進行了分析，進而從設計思路、流程等方面論述了基于3D打印技術的實驗性服裝設計的可行性。具體解析了設計要點，從而為3D打印技術在實驗性服裝設計的應用提供具有可操作性的思路和方法。

關鍵詞：多元文化;3D打印;實驗性服裝設計;服裝結構

傳統的服裝設計方法、制版及裁剪方式已經非常成熟，在批量化成衣的設計生產上具有相當的優勢。但隨著思想、文化和審美意識的廣泛交融，人們已經不滿足于既有的服裝形式和大眾化、同質化的審美傾向，因此設計師與企業竭力創造新的、具有廣泛影響力、具有市場前景的形式要素和體系。以滿足這種個性化、多元化的需求，而新型材料、成型方法以及新工藝的快速涌現，使這種探索性的創新具有了可實現性。實驗性服裝的前瞻性和概念性使其成為設計師探索未來服裝發展可能性和趨勢的有力工具，成為新形式、新材料、新工藝的粘合劑。

一、實驗性服裝發展的多元化背景

從廣義上說，任何對于新的服裝形式的探索和研究都是具有實驗性的。實驗性服裝的設計初衷并不是為了滿足基本的穿著、保暖乃至一般性的美化裝飾目的，而是強調對于已有主流審美觀點的突破、對新材料、新工藝應用的探索。在這一探索過程中，邊界、原則和傳統都可以被打破，甚至“錯誤”也會成為新的靈感來源。知名時裝設計師J·W·Anderson在其設計作品中時常呈現這種“將錯就錯”的實驗性。

一般而言，對于新形式、新風格的主動探索往往是基于物質豐富的大社會背景。物質基礎的豐裕使消費者擺脫了基本生活需求的束縛，產生了更高層次的需求，從而在商業和設計層面刺激了創新。除此之外，文化與技術的發展也促進了實驗性服裝的探索。

（一）文化背景

1.文化的多元化與包容性是基礎

當代是文化爆炸的時代，由于通訊技術的迅猛發展，原本以較為靜態的形式存在于各地區的文化以極快的速度進行傳播和交流。特別是經濟發達地區，文化多元化顯而易見，東京街頭的新時尚可以在幾小時內傳遍全球。同時，當代社會對于不同文化有著較高的包容性，使人們對于價值、審美等有著多種解釋和訴求。例如，中國人對于“奇裝異服”的看法在短短的幾十年內發生了巨大變化，由過去保守的抵觸到如今寬容的接受和欣賞，這就為實驗性服裝的發展提供了空間和基礎。

2.消費者的個性化需求是驅動

時尚不斷地發生著變化，而且在每一季中，人們都會寄希望于設計師能對時尚輪回進行重新改造。由于這種追求新奇感的持續壓力，設計師不得不對新的靈感及其在系列設計中的詮釋方式進行更深層次的挖掘和更深入的探尋[1]。消費者在豐裕的物質生活條件之下會產生越來越強烈的個性化需求，越是經濟發達的地區這一現象就越明顯，這就促使設計師更加大膽地進行創意，不斷突破現有形式的束縛。

3.設計師的跨界是引爆點

創新是設計師的本職工作，但在當今知識爆炸的大環境里，原發性的創新已經變得非常困難，且主要集中在基礎科學、技術領域，設計師不得不通過多領域交叉、跨界來汲取新的知識，通過整合資源從而進行創新。在這一背景下，實驗性服裝也由于設計師進行大膽的跨界整合，得到了巨大的發展。參數化、拓撲等科學領域的概念被引入到時尚設計中，產生了意想不到的新效果、新體驗。

（二）技術背景

1.成型工藝

裁剪是服裝設計、制作過程中最為基本、傳統的的方式，但隨著新型成型工藝的出現，很多服裝已經可以擺脫傳統服裝設計的思路了。例如，3D打印技術的引入，使設計師可以忽略掉省道、版型的限制，從新的形態角度更加自由地來思考設計方向。

2.新材料研發

對材料的不斷實驗為設計師提供源源不斷的表現素材，帶給設計師新鮮的設計靈感[2]。新材料的研發和問世，使設計師手中有了更多的選擇：在材料性能方面，設計師通過運用可塑性更強的材料實現自己的設計意圖，如著名設計師侯賽因·卡拉揚曾經設計過一系列能夠改變形態的時裝作品。在當時的技術條件下，這些作品的動態是依靠隱藏在服裝內部的傳動裝置完成的，作品的體量不得不做得很大。而通過當今一些記憶材料的應用，設計師可以通過微弱的電信號控制材料本身的形態變化，作品的形態和體積不必受傳統傳動裝置體量的影響。在視覺效果方面，目前很多新型材料可以進行定制化、小批量生產，通過多種材料與織物的結合，產生意想不到的獨特效果。同時也有很多材料被跨界使用，以創造新的時尚潮流。例如，氯丁橡膠一直作為潛水材料使用，近些年來開始用于時尚設計領域，其特有的挺刮和柔軟的特性使之成為設計師們的新寵，眾多服裝品牌將其運用于成衣制作中，憑借材料特性與新款式的巧妙結合產生了新穎的視覺效果。

二、3D打印技術的發展及在設計領域的應用優勢

3D打印是基于數字模型的增材制造技術。自20世紀80年代中期以來，得到了快速的發展，主流的成型工藝大致可分為熔融沉積快速成型（FDM）、光固化成型（SLA）、三維粉末粘結（3DP）和選擇性激光燒結（SLS）;材料種類也有相當程度的擴充，從較為傳統的熱塑性塑料到光敏樹脂、金屬、石膏乃至紙張、食物粉末等。由于技術發展和成本的降低，3D打印技術的應用領域也不斷拓寬。目前在機械制造、產品開發、珠寶、汽車、航空航天、建筑、牙科和醫療產業、教育、地理信息系統、軍工等領域都有所應用。

3D打印技術在設計領域具有無可比擬的應用優勢，主要表現在以下幾點：

（一）造型限制小

3D打印是非常靈活的增材制造方法，其成型的基本思路是空間中物料的堆疊增加，不必考慮常規制造方法的脫模、刀路等問題。因此任何特異的形態都可以直接進行打印成型，對于設計師而言，大大減少了工藝對創意的限制。

（二）試制成本低

3D打印是根據三維數字模型直接進行成型的，不需要依賴任何模具;同時，目前大部分常見的工業材料都可以通過3D打印機進行加工，且價格一直在下降，因此在試制過程中的成本是較低的。另外，由于3D打印技術的不斷發展，打印的精度和速度也在不斷提升，這對于設計師而言都是極具吸引力的。

（三）設計修改便捷

設計師在利用3D打印進行設計原型制作時，不需要掌握某種特定的手工工藝技巧，只需要學習如何進行三維建模以及使用3D打印設備，因此上手較為便捷。例如，對于非服裝專業的設計師而言，他們無須受傳統裁剪方式的制約導致很多創意性的設計思維無法得到實現，只需要在電腦軟件上繪制出相應的設計構思，找到適合實現該服裝的材質，并將后續工作交給專業的3D打印技術人員即可[3]。同時，在設計過程中，只需要改動三維數字模型，就可以實現對設計方案的最終修改。而建模軟件也能提供多種模型檢測方式，最大限度地幫助設計師避免實體成型的錯誤和紕漏，因此十分便捷。

（四）適應數字化時代的設計合作模式

設計師在利用3D打印技術進行設計時，利用CAD 軟件把制造商品的組織機構形成數字，使用驅動設備對其進行制造加工將其生產為器件[4]。這就使設計師、生產商甚至消費者可以通過網絡進行遠程合作，大大提高了工作效率。

三、3D打印技術在實驗性服裝設計中的應用

由于在成型方面的諸多優勢，3D打印技術越來越多地被設計師應用于設計實踐和探索中。特別是在一些前衛藝術、設計領域，能夠突破以往技術和成本的限制，制造出令人驚艷的視覺效果和前所未有的體驗感。圖1、圖2、圖3由荷蘭設計師Iris Van Herpen設計的3D打印服裝就充分體現了新技術應用于傳統設計領域所產生的獨特效果。

（一）3D打印技術在服裝設計領域的應用現狀

目前，3D打印技術在服裝設計領域得到了一些應用。由于受到一般打印材料柔韌性和延展性的限制，較多地運用于鞋類、配飾等方面，在日常服裝的設計、生產中還比較少。將3D 打印技術運用到服裝設計中，更像是服裝、建筑和產品三類設計元素的綜合體[5]。另外，由于打印速度還沒有突破瓶頸，材料成本相對于常見織物較高等原因，也使3D打印技術大批量應用于生產受到了限制。

但是3D打印技術在成型方面的限制極小，極大地解放了設計師的創造力。在常規面料及工藝背景下無法進行制作的服裝形態，通過3D打印可以輕松得以實現，并且在設計思維上帶來根本性的突破，甚至能夠在服裝的形式與獨特的功能之間形成碰撞，產生新的靈感。例如，英國科學家Jun Kamei開發出一款3D打印的服裝——Amphibio，由多孔疏水材料制成，可取代笨重的潛水服和氧氣瓶，讓穿著者直接從液體環境中過濾出氧氣進行呼吸。由此可見，3D打印技術在實驗性服裝設計中具有極大的應用前景。

（二）基于3D打印技術的實驗性服裝設計思路及流程

傳統的服裝設計思路及流程是基于人體結構尺寸與織物面料的關系，及其相關成型工藝的。一般來說，在設計之初需要提出靈感來源，根據靈感來源進行市場調研，了解各種流行趨勢、流行色彩、面料趨勢。依據市場調研、靈感，以視覺的語言表現，繪制大量草圖。通過分析結構設計的合理性，最終確定產品效果圖，根據效果圖拆解繪制款式圖，制作樣衣，模特試衣之后修正樣衣。通過樣衣進一步審查完善設計方案，繪制工業紙樣，運用面料完成成衣制作。

實驗性服裝本身就是要對當下的設計思潮形成顛覆性的突破，嘗試新材料的運用，孕育新的造型語言和風格。因此與傳統服裝設計思路不同的是，基于3D打印技術的實驗性服裝設計在概念階段就要考慮服裝材料的成型工藝以及由此帶來的突破。例如，結構的創新、形式的創新、功能的創新等。具體的流程如下：

1.根據標準人臺或實際人體尺寸在計算機中進行人體建模。

2.根據前期繪制的草圖，按照設計中既定的服裝結構，在電腦中以三維人體模型為基礎進行建模，其中要特別注意受力結構的標注，以便于后續設計中相關部位的結構設計。

3.利用計算機建立的3D服裝造型更具邏輯性和秩序性。3D技術打印的立體服裝線條自然柔順，曲率光滑連續[6]。實驗性服裝設計中，為了充分展現3D打印的技術特點以及考慮到實際穿著的需求，通常會采用具有一定規律的網格或骨格結構。這種結構是以單元結構構成的，因此設計師需要對單個的單元結構進行設計，并結合不同人體部位的活動需求來調整體量關系。

4.在3D打印的單元結構基礎上，設計師要考慮其相互之間的連接方式以及材料，使之能夠成為有機的一體。

（三）3D打印技術在實驗性服裝設計過程中的要點解析

3D打印技術應用于實驗性創意服裝盡管有著非常多的優勢，但是由于技術固有的特性，使其在應用過程中存在著一些難點和重點，需要設計師著重考慮：

1.材料特性限制。在實驗性服裝設計中應用的3D打印材料通常是塑料或樹脂。其材料具有一定的剛性，柔韌性和延展性通常較差，在穿著過程中容易發生斷裂或阻礙穿著者的行動。因此一般不適合大面積的一體式結構，在解決此類問題時，采用多部件組合的方式可以有效地規避材料的限制，而且部件體量越小，服裝整體的柔性也就越大，制作的復雜度也就越高。因此，設計師必須充分考慮這一問題，平衡材料限制、功能需求以及制作成本等要素之間的關系。

2.人體形態與服裝造型的吻合。實驗性服裝不管在外部形態上如何夸張，內部仍然必須具備可以穿著的特性。如前文所述，3D打印材料通常不具備柔軟貼合的特性，無法像織物一般與人體相吻合，因此在設計之初就必須考慮到打印的服裝部件的形態和尺寸與人體形態的吻合度。例如，在肩部、腰腹部、肘膝部等較大的關節處，3D打印服裝部件的設計需要體量小，且有靈活的連接方式，以便于穿著者的活動;而在背部、肢干等部位，則可考慮采用較大的打印部件。

3.建模軟件及思路的配合。在一般的服裝設計流程中，設計師主要依靠打板、裁剪等手段制作成衣。而在以3D打印為基礎的實驗性服裝設計過程中，以上技能退居其次，設計師首要掌握的技能是三維建模，這就要求設計師對該類型軟件能夠達到熟練應用，如Rhino、ProE、3D Max等。除此之外，目前還有一些參數化設計的軟件用以輔助批量化制作復雜的服裝構件，如Grasshopper等。

四、結語

綜上所述，實驗性服裝的發展是文化多元化背景下的必然產物，是設計師群體從流行文化角度對未來的展望和探索。3D打印作為一種新的手段和工具介入到實驗性服裝設計領域必將帶來新的思路，成為設計師消減技術障礙、更快捷地達成設計預期的利器，并將科技、藝術與人類生活以一種更為靈活、多樣、新穎的方式連接在一起。

參考文獻：

[1]西弗瑞特.時裝設計元素：調研與設計[M].袁燕，肖紅，譯. 北京：中國紡織出版社，2009.

[2]孟君.服裝設計中的實驗性表達[J].設計藝術研究，2017 （2）：88-92.

[3]上官麗婉.3D打印技術在服裝創意設計中的藝術表達[J].藝術科技，2019 （11）：103-104.

[4]陳志椿.3D打印技術論述[J].信息系統工程，2018（10）：148-149.

[5]王思懿.基于FDM 3D打印的服裝設計開發[J].染整技術，2018（12）：31-32+38.

[6]張婷婷，王宏付.3D打印服裝的藝術美學特征及設計開發[J].服裝學報，2018（3）：241-246.

作者簡介：侯玉，南京藝術學院設計學院講師。研究方向：服裝設計。