3D打印技术在服装设计的应用

刘优昌

（青岛市纤维纺织品监督检验研究院，山东 青岛266061）

1 引言

3D打印也叫作增材制造、逆向工程、快速成型等，它是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终迭加成型，制造出实体产品［1］。3D打印有别于传统制造业，是从计算机建立的模型开始逐步的堆积制造，不仅节省了大量材料，使得复杂产品制作能够容易实现，更极大地缩短产品的研制周期，在科学教育、工业制造、产品创意、工业美术等方面有广泛的应用前景和巨大的商业价值。

服装作为衣、食、住、行里重要的一部分，拥有不容忽视的地位，而人们对服装的需求越来越个性化、多元化，大批量、单一设计元素产品难以满足消费者。如今，时尚信息的传播十分迅速，对消费者的购物意向影响明显，服装作为生产和销售量巨大的工业产品，需作出快速反应。3D打印的高仿真度，图案、色彩、纹理丰富等特点，使其成为成衣设计的有效手段。

2 3D打印材料

3D打印最早可以追溯到19世纪末的“照相雕塑和地貌成形技术”。但直到20世纪80年代，3D打印技术才真正得以产业化应用。究其原因，打印材料的匮乏是制约其发展的根本因素。目前，3D打印材料有一百多种，具体可分为四类：金属材料、陶瓷材料、聚合物材料和复合材料，市面上常见的主要为热塑性塑料、共晶系统金属、可食用材料、合金、钛合金、不锈钢、铝、热塑性粉末、金属粉末、陶瓷粉末、石膏、纸、塑料薄膜、光硬化树脂等。这些材料中，跟服装关系最密切的是聚合物材料，其中最具代表性的为EP、ABS和PLA，EP即弹性材料，由Shapeways公司研制，其可塑性比较强，打印出的产品具有相当好的弹性，可以任意变化形状，因此多用于服装、服饰中；ABS主要从化石燃料中提取，是3D打印最常见的热塑性塑料。该材料具有良好的强度、柔韧性及抗高温性能，所以在工业领域运用得较为广泛；PLA俗称聚乳酸，是一种新型的生物基、可再生、可生物降解材料，由植物（如玉米）中提取出的淀粉制成，不会造成环境污染。3D打印材料与传统材料相比更环保。一般情况下，材料使用之后还能够回收再利用。目前，3D打印服装主要有3D打印比基尼、3D打印织物组织、3D打印运动鞋等。

3 3D打印服装彰显个性与时尚

3D打印技术与服装的结合，对服装个性化设计、生产甚至销售都是一次巨大的变革。新锐时装设计师伊里斯·凡·赫本，于2010年的阿姆斯特丹时装周上首度发布了以3D打印方式创作的“结晶”主题时装［2］，3D打印由此正式进入时尚设计界，引领时代潮流。2011年初赫本在巴黎时装周上展现的空想系列更为多元化，在同年七月的巴黎高级时装展上的作品则更是令人惊艳，赫本开创了全球时尚界的新时代。

2012年著名时装设计师Mary Huang和3D模型专家Jenna Fize制作出世界首款3D打印比基尼“尼龙12”，该款泳衣以尼龙为材料［3］，选择性激光烧结技术打印，然后再进行无缝拼接。该款3D打印泳衣是多种大小造型不同的圆形薄片利用绳子连接而成，可以通过改变这些薄片的多少、大小、分布、形状以及彼此之间的连接形式，来改变泳衣的柔软性、牢固性和弹性。

2012年，美国Digital Art Zone推出了GenesisTM Supersuit，这是一款使3D服装发生彻底改变的创新产品，它能够创作几乎无限量的服装设计。利用先进的渲染技术，用户可以添加大量素材，包括贵金属和毛皮。这个产品系列提供了针对幻想作品、超级英雄和科幻小说的各种预设服装，用户也可以根据自己的想象创建服装。

2013年，服装设计师 Micheal Schmidt和建筑设计师Francis Bitont在美国三维打印公司Shapeways的协助下，以尼龙粉末为原材料制作推出了世界上首款全铰链式3D打印黑色晚礼服，其骨架完全根据身材的比例模拟，共有17个独立构件，包含有近3000个独特的铰链接头。

瑞士洛桑时尚设计团队使用3D打印技术为客户量身定制内衣，他们设计的3D打印内衣极具想象力，通过点、线、面的完美结合，勾画出一个个精美的图案。

2016年，首届厦门国际3D打印时尚艺术节上，南京艺术学院设计学院与LCD、Soyeon Lee、梁启扬、宋博文、维欧国际艺术教育联盟五位3D打印设计师及设计单位带来了充满震撼力与科技感的3D打印服装设计作品，配合模特的展示，将天马行空的创意造型和各式各样的前卫材料展现在人们眼前，为3D打印技术在时尚设计领域的应用与推广，提供了新的动力。

4 3D打印服装技术的优势

4.1 生态环保

按照 Oeko－Tex Standard 100（国际纺织品生态研究和检验协会）的要求，国际上对纺织服装有明确的生态环保指标规定，传统服装生产工艺中会用到防静电剂、染色用固色剂、柔顺剂、防霉剂、防腐剂、染料助剂以及各种整理剂等［4］，这些助剂都会对纺织服装的安全性、健康性、生态性造成影响。采用3D技术打印服装，首先原材料大部分都是可以降解的。其次产品的加工是程序化完成的，加工人员只需要在产品打印完之后进行组装、缝合或者后整理即可，省去了部分生产工艺，从而减少了服装生产过程中产生的危害。最后95%～98%的废料都可回收利用，因而生产的服装更加生态、环保、安全。

4.2 节约成本

3D打印制造工艺流程短，与传统的加工制造相比，可以降低约50%制造费用和缩短70%的加工周期，实现设计制造一体化和复杂制造。而且一旦产品在使用过程中出现损坏，可及时进行修补或替换，简单方便，节约成本。

4.3 造型能力强

很多服装设计理念受制于技术条件，难以真实地展现出来，尤其难以完成复杂设计的制作，而3D打印通过准确建模与精细加工，完全可以满足设计师对模型精准度和复杂性的要求，实现设计理念、构思的完整呈现，助力服装设计的发展。

4.4 个性化定制

个性化服装需求量日益增大，但单个品种的订单量比较小，这种特点和3D打印擅长的小批量非标准件快速成型高度契合。3D打印可借助三维扫描技术获取人体模型再进行产品设计，能确保最终产品高度符合个体特征，确保个性化定制达到最佳性能，创造出不一样的使用效果。

5 结语

科学与时尚的结合已成为新时代纺织服装最主要的特征，3D打印技术不仅能提供一种全新的服装设计生产方式，还可让消费者根据自己的兴趣、喜好、想象设计、制作服装，随着3D打印技术与服装产业的深度融合，3D打印服装的市场前景十分可观。