基于3D打印技術(shù)的服飾品造型創(chuàng)意設(shè)計(jì)研究

陳桃莉

（廣東創(chuàng)新科技職業(yè)學(xué)院，廣東東莞 523000）

隨著科技的進(jìn)步和時(shí)代的發(fā)展，消費(fèi)者對(duì)服飾搭配的自我風(fēng)格意識(shí)越來越強(qiáng)，服飾審美呈現(xiàn)多元化、個(gè)性化的風(fēng)格。在個(gè)性需求日益強(qiáng)烈的背景下，個(gè)性定制和云定制依托互聯(lián)網(wǎng)而受到廣泛關(guān)注。服飾品市場(chǎng)中，設(shè)計(jì)的同質(zhì)化已較難滿足消費(fèi)者的需求，因此，設(shè)計(jì)者要不斷尋求服飾品設(shè)計(jì)的創(chuàng)意表達(dá)方式，運(yùn)用新的設(shè)計(jì)手法、思維結(jié)合新材料、新技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)嘗試，以實(shí)現(xiàn)個(gè)性化、風(fēng)格化的設(shè)計(jì)構(gòu)想。3D打印技術(shù)以獨(dú)特的性能成為時(shí)尚行業(yè)一種新的設(shè)計(jì)潮流，被應(yīng)用到服裝、配飾、鞋包設(shè)計(jì)中，個(gè)性定制觸手可及。

1 3D打印技術(shù)的概念及工作流程

3D打印技術(shù)是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的快速成型技術(shù)，常用金屬、尼龍、ABS塑料、樹脂等作為打印材料。一個(gè)完整的3D打印流程，首先是通過計(jì)算機(jī)建模軟件，如Rhino犀牛建模軟件輔助設(shè)計(jì)建模，然后將建成的模型“切片”成一層一層的截面數(shù)據(jù)，生成打印機(jī)可以識(shí)別的STL文件，并將數(shù)據(jù)信息傳送到打印設(shè)備上，最終打印成型。

2 3D打印技術(shù)在服飾品造型創(chuàng)意設(shè)計(jì)中的可行性

在傳統(tǒng)的服飾品設(shè)計(jì)中，完成一個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制作不可避免地需要將設(shè)計(jì)、工藝、材料等進(jìn)行磨合，生產(chǎn)流程較復(fù)雜、耗時(shí)長(zhǎng)、成本高，所得產(chǎn)品因受制于現(xiàn)有的工藝和材料，在造形結(jié)構(gòu)上具有一定的局限性，設(shè)計(jì)師的創(chuàng)意構(gòu)思難以實(shí)現(xiàn)。 而3D打印技術(shù)具有高效一體成型的優(yōu)勢(shì)，能夠節(jié)約從產(chǎn)品到市場(chǎng)的研發(fā)時(shí)間，通常數(shù)小時(shí)內(nèi)就可以打印一個(gè)模型，并在快速成型的基礎(chǔ)上，能夠?qū)a(chǎn)品做得精致美觀。與傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)相比，這種方式有利于降低成本，減少對(duì)環(huán)境的污染，最主要的是，能夠節(jié)省大量原材料，如首飾設(shè)計(jì)中的貴金屬。

另外，傳統(tǒng)的服飾品設(shè)計(jì)需要結(jié)合現(xiàn)有的工藝技術(shù)，考慮零部件的銜接、結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)折等問題，一定程度上限制了設(shè)計(jì)的自由。而3D打印技術(shù)給予了設(shè)計(jì)師較大的空間，一體成型的方式使得設(shè)計(jì)師可以在造型、結(jié)構(gòu)、材料搭配等方面進(jìn)行突破，特殊的材料能夠帶來新的視覺效果。

3 3D打印技術(shù)背景下服飾品造型創(chuàng)意設(shè)計(jì)

在服飾品設(shè)計(jì)中，產(chǎn)品的色彩、外部輪廓、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、零件銜接是基本要素，可以通過要素之間打散、重組形成新的視覺效果。造型設(shè)計(jì)往往是設(shè)計(jì)師考量的重點(diǎn)。不同的造型通常搭配著特定的服飾風(fēng)格，在與不同類型的服裝搭配時(shí)，選擇恰當(dāng)造型的飾品進(jìn)行組合，往往能起到畫龍點(diǎn)睛的效果。

3.1 3D打印技術(shù)使服飾品造型設(shè)計(jì)突破傳統(tǒng)工藝限制

傳統(tǒng)的服飾品設(shè)計(jì)主要是通過黏連、穿孔、焊接、縫合線等手段將多個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行多角度、多層次的組合來完成造型的變化，在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮“能否做出來”的問題。而3D 打印技術(shù)則是通過把打印材料“層層堆積”疊加打印成三維立體的效果，可以完成夸張的、具有空間感的造型。在工藝和技術(shù)上的突破，使設(shè)計(jì)可以忽視原有的設(shè)計(jì)原則，以造型變化為最主要著眼點(diǎn)，通過對(duì)某一部位的結(jié)構(gòu)進(jìn)行突出設(shè)計(jì)，盡可能夸張地表現(xiàn)服飾品的造型，營(yíng)造出與服裝搭配時(shí)所展現(xiàn)的空間感和前衛(wèi)性。

3.2 參數(shù)化設(shè)計(jì)為服飾品造型設(shè)計(jì)提供創(chuàng)新方法

參數(shù)化設(shè)計(jì)是一種借助計(jì)算機(jī)編程而實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)師可以通過對(duì)方程進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)整體方案的修改，有“牽一發(fā)而動(dòng)全身”的功能。參數(shù)化設(shè)計(jì)能夠打破傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)過程的關(guān)聯(lián)性和邏輯性，將感性的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為邏輯設(shè)計(jì)，可以建立相對(duì)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造出常規(guī)思維難以想象的造型。3D打印技術(shù)能夠?qū)?shù)化設(shè)計(jì)出來的復(fù)雜結(jié)構(gòu)快速精準(zhǔn)成型，使得設(shè)計(jì)師在造型、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上擁有了很大的想象空間。在進(jìn)行服飾品造型設(shè)計(jì)的時(shí)候，運(yùn)用參數(shù)化設(shè)計(jì)方法可以使設(shè)計(jì)師不受其他設(shè)計(jì)要素的影響，更加注重變量影響下結(jié)構(gòu)與造型之間的關(guān)系，從而設(shè)計(jì)出意想不到的造型。

3.3 3D打印材料為服飾品造型創(chuàng)意設(shè)計(jì)提供載體

與傳統(tǒng)的服飾品設(shè)計(jì)材料的多樣性相比，3D打印可用的材料相對(duì)局限，主要有 ABS、PLA 、TPU、尼龍粉末等輕型塑料金屬、樹脂、橡膠、陶瓷材料。ABS 和 PLA 作為偏硬性的塑料類材質(zhì)，在時(shí)尚行業(yè)中較多被運(yùn)用在夸張的造型設(shè)計(jì)中，適合于創(chuàng)意、前衛(wèi)風(fēng)格的設(shè)計(jì)；尼龍粉末和一般的塑料相比，性能更好，成型精度高，耐熱耐磨損。TPU作為一種柔性材料也廣泛應(yīng)用于服飾設(shè)計(jì)行業(yè)。不同的打印材料因其本身的特性而適用于不同的成型技術(shù)。在進(jìn)行服飾品造型創(chuàng)意設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)綜合考慮設(shè)計(jì)呈現(xiàn)的效果、材料的成本、設(shè)備的可操作性等問題。

4 3D打印技術(shù)背景下服飾品造型創(chuàng)意設(shè)計(jì)實(shí)踐

在服飾品設(shè)計(jì)中，造型是表達(dá)設(shè)計(jì)構(gòu)思和設(shè)計(jì)風(fēng)格的重要載體，不同風(fēng)格的服裝所適合的飾品造型具有很大的差異。尤其是在概念服飾、未來風(fēng)格的服飾搭配設(shè)計(jì)中，服飾品更具備科技感和未來感。因此，本研究借助3D打印技術(shù)和參數(shù)化設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行服飾品造型創(chuàng)意設(shè)計(jì)。通過前期的調(diào)研和分析，設(shè)計(jì)了一系列白色環(huán)形立體的未來風(fēng)格服飾品，含項(xiàng)鏈、手鏈及耳墜。在設(shè)計(jì)中，主要想表現(xiàn)線條的韻律感，因此，選擇運(yùn)用參數(shù)化設(shè)計(jì)的方式進(jìn)行聯(lián)動(dòng)性設(shè)計(jì)，結(jié)合打印材料與成型技術(shù)要求，選擇尼龍粉末為主要打印材料，運(yùn)用激光燒結(jié)技術(shù)完成打印。

4.1 運(yùn)用參數(shù)化設(shè)計(jì)方法建造服飾品模型

與其他設(shè)計(jì)方法不同，參數(shù)化設(shè)計(jì)具備不可預(yù)測(cè)性，數(shù)據(jù)的變動(dòng)常帶來結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新。本研究借助這樣的特性，在完成服飾品造型的設(shè)計(jì)草圖后，用Rhino犀牛建模軟件結(jié)合Grasshopper參數(shù)化插件進(jìn)行建模，利用Grasshopper加入旋轉(zhuǎn)表皮設(shè)計(jì)元素，調(diào)整其中的參數(shù)變量，如間距、線的粗細(xì)等。通過觀察模型的形態(tài)結(jié)合實(shí)際情況，從制品的支撐能力、美觀性、舒適性等角度進(jìn)行考慮，不斷調(diào)整參數(shù)變化。完成建模后，將模型放置到人體模型上調(diào)整尺寸，使其更貼合人體曲線，確認(rèn)無誤后導(dǎo)出STL格式文件，進(jìn)行模型分層切片，并設(shè)計(jì)出激光掃描路線。

4.2 運(yùn)用尼龍粉末和激光燒結(jié)技術(shù)進(jìn)行成品打印

打印材料和成型技術(shù)作為3D打印技術(shù)的關(guān)鍵，直接影響著成品的效果和設(shè)計(jì)方案的實(shí)現(xiàn)。本研究選擇尼龍粉末作為打印材料，乳白色的材料符合設(shè)計(jì)風(fēng)格和要求，并且尼龍粉末具備高性能、高流平性的特征，能夠保證制品的精度，可運(yùn)用于本方案中空間結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜的3D飾品打印。根據(jù)材料特性和固化方式的要求，用SLS選擇性激光燒結(jié)技術(shù)進(jìn)行成品打印，該技術(shù)運(yùn)用粉末材料在激光照射下燒結(jié)的原理，由計(jì)算機(jī)控制，層層堆結(jié)成形。與FDM熔融沉積成型技術(shù)不同，SLS不需要支撐材料，較容易形成帶鏤空的空間結(jié)構(gòu)，可以打印中等精度的首飾和零件，更可以打印富有科技感和未來感的服飾品造型。打印時(shí)，鋪粉滾筒將第一層粉末鋪平后，通過掃描鏡的反射，控制激光光束的行徑路線，使粉末熔解燒結(jié)相互黏結(jié)在一起，形成第一層截面，再進(jìn)行第二層燒結(jié)。反復(fù)循環(huán)操作，直至打印結(jié)束。在打印完成后，取出制品進(jìn)行烘干、打磨等后期處理。

4.3 成品效果分析

通過激光燒結(jié)技術(shù)打印出3D項(xiàng)鏈、手鏈各1件,見圖1、圖2。從外觀來看，造型獨(dú)特，整體呈現(xiàn)乳白色，符合未來風(fēng)格的特征，表面光滑、細(xì)節(jié)精度較高，造型由富有韻律感的曲面構(gòu)成，通過曲線的變化形成立體的結(jié)構(gòu)，在每個(gè)面的內(nèi)部整齊排列著菱形格子，格子之間相互聯(lián)系，隨著曲面的流動(dòng)充滿規(guī)律和邏輯性的變化，呈現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)的特征。同時(shí)，成品質(zhì)地相對(duì)較硬，基本能夠保持立體造型不變，質(zhì)量較輕，適合于服飾搭配應(yīng)用。成品效果較好地實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)方案，展現(xiàn)了3D打印技術(shù)帶來的獨(dú)特的科技感，是服飾品造型創(chuàng)意設(shè)計(jì)上較為可行的嘗試。

圖1 3D打印項(xiàng)鏈

圖2 3D打印手鏈

5 結(jié)語(yǔ)

3D打印技術(shù)作為時(shí)尚行業(yè)的新興科技，具備較明顯的優(yōu)勢(shì)，運(yùn)用3D打印技術(shù)的手段進(jìn)行服飾品的開發(fā)具備巨大的前景和創(chuàng)作空間。

（1）從造型設(shè)計(jì)角度而言，基于3D打印技術(shù)的服飾品造型設(shè)計(jì)要求突破傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思維，在設(shè)計(jì)構(gòu)思上具備較大的自由度。在設(shè)計(jì)中更多地考慮結(jié)構(gòu)和空間的關(guān)系，突破傳統(tǒng)黏連、銜接等工藝帶來的設(shè)計(jì)局限，用立體的思維進(jìn)行創(chuàng)作。一定程度上豐富了設(shè)計(jì)語(yǔ)言，帶來了造型創(chuàng)新設(shè)計(jì)的可能性，同時(shí)也證實(shí)了3D打印技術(shù)在服飾品造型的創(chuàng)意設(shè)計(jì)上巨大的創(chuàng)作空間。

（2）通過參數(shù)化設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行服飾造型創(chuàng)意設(shè)計(jì)，參數(shù)化模型可以不斷修改和復(fù)制，快速打印出更符合個(gè)性需求的產(chǎn)品，能夠滿足消費(fèi)者對(duì)服飾個(gè)性化、多元化的需求。3D打印快速一體成型，縮短了設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的流程，節(jié)省了開發(fā)成本。

（3）尼龍材料打印而成的服飾品在造型上具有較強(qiáng)的時(shí)尚感和未來感，但如何將制品與傳統(tǒng)服飾面料進(jìn)行結(jié)合仍然是需要探究的問題。目前，適用于服飾品設(shè)計(jì)的3D打印材料多數(shù)為輕型硬質(zhì)塑料或貴金屬材料，相對(duì)傳統(tǒng)服飾品材料而言，在材料的豐富程度、制品的柔軟度、穿用的舒適性等方面都有一定的局限性。設(shè)計(jì)師可以更多嘗試柔性材料的使用，或從造型結(jié)構(gòu)出發(fā)，探究不同造型結(jié)構(gòu)帶來的實(shí)際穿用效果。