基于3D打印技術在服裝設計課程中的創新實驗研究

邢 穎 陳 晨 張志菊

（江蘇工程職業技術學院，江蘇 南通 226007）

3D打印技術目前已經在立體裁剪、服裝設計、畢業設計課程中加以應用。服裝設計專業的教育必須適應新技術新材料的發展而做出課程的調整，以培養更多的有創新創業精神的高素質人才。在傳統服裝設計、立體裁剪課程中引用3D打印技術，使用跨學科的教學模式，可鼓勵學生從源頭思考空間造型、材料和人體之間的關系，以改善傳統立裁服裝材料單一、創意不足、造型陳舊等狀況。實際的教學效果也表明，這種教學模式可以打破傳統服裝設計的二維思維定勢。

1 3D打印技術在服裝設計課程教學開發中的構建

3D打印技術在服裝業的運用日益廣泛，但國內服裝設計專業教學中卻缺少相關的課程設置。我們把3D打印技術運用到創新的服裝設計課程中，分為空間與造型、材料創新運用、個性化定制三個教學模塊進行探討。研究表明，這種跨學科教學模式有利于打破服裝設計傳統思維定式，培養學生的創新精神。3D打印技術是典型的顛覆性技術，是基于增材制造技術形成復雜的內部凹陷、中空、互鎖或者大量規則細節的形狀，可以獲得傳統裁剪方法所不能實現的服裝造型和細節。在服裝設計創新過程中利用3D打印技術，要求設計師有顛覆性的構思和立體造型意識，同時要具備跨學科的知識，融合服裝設計、材料、工業設計、機械、仿生學、人工智能等多學科的知識才能深入學習。

2 3D打印教學模塊和教學內容改革

基于上述考慮，我們在服裝設計傳統課程第四情境中引入了3D打印技術進行課程改革，以適應3D技術突飛猛進的形勢。考慮的出發點是因為這時學生已掌握傳統面料立體裁剪的基礎技巧，而對新材料新技巧有學習的沖動。服裝設計課程總課時為72學時，分為4個情境，課程教學模式結合第四情境（20課時）為設計和制作結合，動腦和動手結合，最后要求學生做出實物。情境四中服裝創意產品設計調整為，模塊A空間與造型模塊，模塊B材料創新運用模塊，模塊C個性化定制模塊。如表1所示。

表1 服裝設計課程改革情境四導入3D打印模塊

3 教學模塊和內容設置

3.1 模塊A：空間與造型模塊

模塊培養學生三維想象力，了解空間結構形態和材料之間的關系。主要有：①硬性材料空間造型方法研究：嘗試讓學生利用木塊、紙張、塑料、竹子、金屬片等硬質材料進行服裝造型，培養學生的三維空間想象能力。用立體構成的手法構思服裝設計的局部造型和服飾搭配造型運用，在人臺上進行實驗性教學。如圖1所示。②軟性材料空間造型方法研究：學習利用軟性材料諸如紙、可翻折的塑料等來進行空間造型，因其造型特點跟3D打印效果類似，造型快捷便利，也是學習3D打印技術很好的前期基礎。參照Threeasfour2022秋冬的高級定制鏤空設計融合夸張立體感造型以及特殊的紋理面料營造神秘視覺形象。如圖2所示。

圖1 硬性材料空間造型

圖2 軟性材料空間造型

3.2 模塊B：材料創新運用教學模塊

①3D打印材料選擇。采用設備Ultimaker2高精度UM2結構Dreamaker雙噴頭雙色打印機這樣的小型桌面級光固化設備，運用成型耗材：PLA，ABS，HIPS，PVA，PE，PP，PETG，木屑，木質，碳纖維，尼龍，變色和漸變色，機器定位精度：XY軸：0.01mm，Z軸：0.0025mm。

②3D打印材料的應用。根據每種材料的硬度、光澤、成形特點都不同，要求學生熟知各種常見的3D打印材料及相對應的打印機。講授FDM熔融沉積成形技術、SLS選擇性激光燒結技術、SLA光固定立體成型技術這三種主要成形技術的原理，以及相對應的3D打印材料。③實踐面料創新：用實物展示和參觀設備的方法，讓學生了解ABS、EP、PA、PLA、光敏樹脂和金屬粉末等3D打印材料的性能及其打印原理和相關打印設備，并掌握成品打印后基本的拋光打磨技巧。采用3D打印泡泡機、水晶、硅膠，或用3D打印出來的磨具進行倒模，形成不同的實驗配方。將刺繡和3D打印筆結合，通過3D打印模擬針法軌跡，根據筆的溫度創作面料小樣，產生三維刺繡效果、空間軌跡效果。如圖3所示。

圖3 3D打印蜂窩、蜂巢組織

3.3 模塊C：個性化定制教學模塊

①3D打印服飾品造型研究。采用樹脂、塑料、硅膠、尼龍、纖維等材料，3D打印材料適合打印小件的服飾產品，諸如項鏈、手環、耳環、鞋子、肩章、胸針、帽子等。學生通過特殊材質的肌理效果進行材質混搭，增強服裝的親和力和層次感。服飾品可以融入傳統材料，達到不一樣的視覺沖擊效果。[1]如圖4所示。②3D打印筆創意設計研究。主要有兩大類：一種是熔融擠出式，一種是光固化式。結合課堂的教學案例，能夠有效地挖掘3D打印技術和課程內容的有機結合，在教學設計的過程中為了給予學生們更多的靈感參考，可以多多鼓勵學生們觀察身邊事物，合理地利用身邊的資源。藝術本身就起源于不斷的“模仿”和“游戲”過程。通過不斷地實踐操作，能夠讓學生們有效地掌握基礎知識。同時課堂也是一個大型的信息交流和交互平臺，學生們之間可以彼此觀察和學習，充分利用學生自評和師生之間互評的多元化評價模式。③3D仿生創意設計研究。掌握空間造型、材料性能及計算機建模的知識，學生們可以進入下一個環節——創意發散與運用的學習。講授現行3D打印服飾品的成功案例，講授如何通過不規則曲面、螺旋環面、胞體進行服飾品設計，講授莫比烏斯環、克萊因瓶這些突破3D界限、不分內外的結構，打破學生的思維定勢。

圖4 學生3D打印胸針設計

圖5 3D打印筆打印學生作品參加2021上海時裝周展演

4 3D打印研究實踐成果

4.1 制作模型

課堂上應用3D打印設備模擬各種疊加材質效果，用計算機模擬三維效果使服裝的分量感不斷增加，并具有特殊的材料肌理效果與獨特的材質表達。①3D打印FDM熔融成形技術應用：研究新材料應用，通過合理的設計、方法的優化、材料的合理搭配，達到理想的設計要求。②優化3D打印服飾材料性能：通過建模軟件可以對設計目標進行結構的優化，改變原材料的物理性能，從而整體上改變材質的性能，達到新材料的效果。③新材料在3D打印服裝上的應用與復合方法：研究進行單元體設計并且將其巧妙地打印出來后與服裝合理巧妙地銜接在一起，研究如何能形成一個組合體。這一種成型的方式也是3D打印技術應用時經常會采用的產品創新設計手段，研究設計出契合人體需求的紡織服裝產品。

4.2 現場實施

基于構建做中學充分調動學生的主觀能動性，感受體驗→技藝訓練→探究學習→創新創作，文化傳承與創新研究的主要內容：1、3D打印技術與纖維織物的有效結合。2、3D打印技術與組織結構的有效結合。3、3D打印技術與單元體設計的有效結合。在教學活動中，老師針對教學目標運用各種教學方式組織學生進行活動，借助小組合作的形式展開項目教學，帶領學生在真實的情景中進行項目實踐和頭腦風暴后，充分發揮創意教學的作用，使課程對應文化、科學、技術、工程、數學、藝術等領域。

4.3 評估考核

采用過程考核與作品考核相結合的模式，結合自評、組員互評、師生互評等多種評價方式，使過程性考核貫穿整個教學過程，作品考核站在企業設計師和專業的角度進行商業評價，優秀作品與企業協同合作孵化產品可以參加創新創業大賽和文創設計大賽，為學生后續創業發展搭建平臺。課程評估貫穿整個教學過程，每個模塊結束后通過課程信息化平臺參與問卷調查，針對教學效果和教學內容的反饋及時調整教學過程并對問題進行改進。

5 結語

3D打印服裝設計能夠有效實現個性化產品定制，而且在實際應用過程中能夠很好地簡化整個產品設計以及生產流程，從而讓整個產品設計效率得到提升；能夠有效縮短新產品的開發周期，而且能減少不必要的資金浪費；借助于數字模型軟件進行產品設計與調整十分便利，能夠將一些造型結構較為復雜的產品有效打印出來，同時也能有效借助網絡實現信息資源共享。這種教學模式嵌入有助于開拓學生設計思路，增強學生的創新能力[2]。