3D打印技術在服飾設計中的應用及前景

姜雨彤，錢曉農

(大連工業大學，遼寧 大連 116000)

隨著3D打印技術這一新興技術的不斷發展，該技術在航空航天、汽修工程、生物醫療、工業建筑和服飾設計等領域都有應用。隨著人們生活水平的提升和審美水準的提高，消費者的眼光早已不局限于傳統的服飾設計了。因此，研究3D打印在服飾中的應用，對于服飾行業未來的發展與創新有重要的理論意義和實際作用。

1 3D打印技術概述

3D 打印技術是20世紀 90 年代研制的一種全新的生產技術，又稱為三維打印技術或立體打印技術。具有一次成型、節省原料等特點。借助于不同機械、物理或化學等技術，有秩序地逐層疊加材料來形 成的三維實體。3D打印的過程大致分為三個步驟，首先通過三維軟件進行模型設計，其次對物品進行切片處理，最后造作3D打印機上打印出并打印出所需的物品。3D打印機與傳統打印機在原理上類似，但又有所區別。傳統打印機通過墨水以二維效果為最終呈現形態，而3D打印機則是通過建立模型，打印的過程通過層疊累積線材來構造實體，最后可呈現出三維立體的作品。

最初 3D 打印技術只是增材制造技術中的一種，即粉末鋪層成型技術。從特征分析，3D 打印技術或增材制造技術，具有自動程序控制、數字模型化、三維、增材工藝、快速成型五項基本特征。3D打印由3D建模軟件、切片軟件和打印線材的機器來最終呈現產品的三維形態。其中，SLS、FDM 和 SLA 三種技術應用最為廣泛。隨著多個領域對3D技術的迫切需求和重視，我國多所高對3D打印有所重視，但對于3D打印技術的研究與發展還需要繼續深入研究與分析。

2 3D打印在服飾領域的應用

2.1 3D打印服裝。以色列申卡爾設計與工程學院學生Danit Peleg設計了一系列3D打印的服裝，她在自己的網站上推出了世界首款3D打印夾克，并且可以訂購。打印材料使用的是西班牙3D打印公司Filaflex生產的一種特殊的、像橡膠一樣的柔性線材，夾克還有一個織物襯里。這是一次藝術與科技的碰撞，為3D打印技術在服裝中的應用提供了借鑒。

圖1 3D打印夾克

蘇格蘭時裝品牌Pringle在2014年的秋冬倫敦時裝周中展示了激光燒結的尼龍布成品。該品牌通過與材料科學家Richard Beckett合作，基于SLS這一選擇性激光燒結技術做出了3D打印面料，并作出了系列時裝的設計。打印的清晰度很高，并且這是目前少數可以打印如此復雜尺寸的3D打印系統。

以色列服裝設計專業畢業生Nitzan Kish利用3D打印技術設計了一套華麗、帶有威脅性的自衛式女性服裝。如圖1和圖二所示，這些服裝都由相互組合的3D打印部件組成，環環相扣，像個盔甲，但是很軟。這些部件相互結合，形成了具有各種功能的不同服飾，但其主要目的是自衛和保護身體。她用的是Bezale學院Stratasys3D打印機和Synergy R.M.公司的打印機。考慮到這些服裝應該要有防衛功能，所以使用的3D打印材料是尼龍12，而不是常用的比較脆弱的塑料。

圖2 3D打印女性自衛服裝

圖3 細節

以色列Shenkar設計院4年級學生Noa Raviv創造出了系列時裝，其命名為“Hard Copy”的時裝，并且與世界上規模最大的3D打印機生產商之一的Stratasys進行合作。設計師首先用電腦建模軟件創作出一些數碼圖像，其次操作軟件生這些圖像。在Raviv設計的服裝上，很難把布料上的圖案與立體的3D形狀區分開。在這里，模特本身的身體特征完全被具有強大立體空間張力的服飾所掩蓋，模特幾乎成了背景，而服裝仿佛有了自己的生命，張揚地展現著自己的曲線與圖案。

2019年紐約時裝周Stratasys公司與著名的時裝設計師threeASFOUR和Travis Fitch合作的3D打印系列服裝在活動中亮相。該設計展示了直接在面料上進行3D打印的能力。使用Stratasys J750 3D打印機，將聚合物直接添加到‘Chro-Morpho’系列中。J750 PolyJet 3D打印機的功能使設計人員可以將數千個由光聚合物制成的小球形單元直接印刷到聚酯織物上。連衣裙的27個部分上的每個單元都包含一個透明的鏡片，內部裝有彩色條帶，這樣可以使衣服的顏色在移動時發生變化。

2.2 3D打印飾品

隨著3D打印技術的不斷發展和完善，越來越多的設計師重視并將這一先進技術運用到自己的設計作品當中。市面上涌現出了許多做3D打印珠寶首飾的品牌，也非常受人們的歡迎。

在2013-2014高級女裝秋冬時裝秀場上，荷蘭80后年輕設計師艾里斯.范.荷本展現了一組運用3D打印和激光切割等高新技術設計制作的3D打印鞋履已經登上了巴黎時裝周。

設計師Charis Alexander等利用3D打印技術設計了一款簡潔的首飾，根據日常首飾的輪廓做出了這種幾何感很強的模塊化首飾。如圖4所示，這些3D 打印的小飾品既可以當耳環，也可以做吊墜，或者掛在皮革手鏈或衣物上搭配。簡潔的首飾在特定的場合也可以發揮出細膩的裝飾美。

圖4 3D打印模塊化首飾

2020年，北京一目一鏡作為一個定制眼鏡品牌，是一個集三維掃描、參數設計、3D打印技術為一體的、為顧客提供精準視光配鏡解決方案的個性定制眼鏡品牌。如圖5所示，顧客定制3D打印眼鏡流程：首先選擇鏡框試戴，然后掃描3D人臉，最后確定下單即可。3D打印技術，可以根據個人臉型情況進行高度的定制化生產鏡架，眼鏡的佩戴會更加舒適和美觀。傳統的眼鏡生產銷售會需要大量的庫存，期間會造成許多成本損耗。而3D打印眼鏡可以減少庫存，按時按需生產和銷售，降低了資源損耗。

3 3D打印服飾的優勢及前景

3.1 3D打印在服飾的優勢

盡管受材料局限，但是3D打印出的服飾給設計師帶來無限的造型創意靈感，為服裝行業也帶來了新的發展機會，包括以下幾個方面。

3.1.1 降低成本。3D打印在服飾品設計過程中有很多優勢，首先它可以簡化服飾品的生產加工流程，從而降低人工成本。其次3D打印可以節省原材料的耗損，減少資金的浪費。而且3D打印技術的發展也為服飾行業帶來了許多便利，對比傳統的服飾制造技術，3D打印技術更具優勢。對于一些造價較高、制作繁瑣的飾品，3D打印不僅可以提高制作效率，還可以降低價格，讓更多的人可以欣賞。

3.1.2 生態環保。現階段的服飾的生產和加工過程中會使用到許多的固色劑和染色劑等。長時間的制作和穿著不僅不環保，而且還會對健康造成影響。而3D打印技術可以做到一次成型，提高效率的同時省去了打板、裁剪布片、縫合等工序。采用量增法而非傳統的量減法，可以做到基本沒有廢棄物產生，減少了環境污染。

3.1.3 自由設計。隨著新材料的不斷研發，配合三維人體測量等技術，未來將實現自動化的“單量單裁”。消費者可以依據自身的需求選擇相應的訂單。傳統制造工序無法完成的復雜結構，通過三維模型的建立，再復雜的形態也能通過打印機完成。尤其對于飾品行業，許多復雜美觀的設計作品將更容易實現。

3.1.4 打破技術壁壘。就3D打印技術的先進性而言，已經突破了設計的界限，呈現出不同于傳統服飾的視覺效果。可實現常規面料無法完成的概念，并且不再拘泥于傳統的制造技術，使服飾的款式和結構更加豐富。

3.2 3D打印在服飾領域的發展前景

3D打印技術近年來新興的一種革命性產業技術受到國際社會的廣泛關注。首先大量的研發投入完善了3D打印的技術層面，使3D打印機功能更強、成本更低、速度更快。其次打印材料不斷更新換代，使3D打印機的應用領域更加廣泛，并且打印的設備和產品的成型方式還在不斷發展。所以3D打印的發展前景廣闊，相信在未來在多個不同的領域中的應用會更加廣泛。

3.2.1 服飾專用的3D打印設備。目前市面上還沒有針對服飾專門開發的打印設備，許多學者還致力于設備的研究。可結合3D虛擬試衣等多種相關設備進行緊密結合研究，從而提高成衣和飾品的產出效率和校準設計。

3.2.2 面向多彩多材料打印發展。現有的3D打印材料顏色較之傳統的服飾色彩更為單調，許多公司還在不斷開發新的線材。可拓寬材料的顏色并融合多種材料進行打印嘗試，服飾品將會呈現與以往大不同的效果。

4 結語

盡管經歷了若干年的發展，3D 打印技術已經逐步完善，并在諸多領域得以廣泛應用，具備了制造復雜造型的能力，但應用于服飾實踐仍然存在一些挑戰。未來的進一步發展需要加強產學研的合作，從政策支持、應用推廣、技術研發等方面共同推進 3D 打印技術在服飾設計中的應用和普及。目前3D打印技術仍在不斷發展，相信隨著技術的完善和市場的發展，對3D打印的材料、色彩、便捷性等方面展開進一步的研，一定能對服飾設計產業有所助力。