3D打印技术在女装设计中的应用

邓文韬，唐红玉，鲍 伟，王斯佳

(常熟理工学院，江苏 苏州 215500)

纺织服装产业往往是衡量国家轻工业生产水平的先导产业，目前，中国的纺织服装产业无论是生产、出口还是消费方面在世界上都是首屈一指的大国，但不可忽视的是随着国家经济发展与产业升级，服装产业在日益强大与繁荣的同时，也面临着愈发严峻的挑战，如劳动力成本上升、品牌价值偏中低端等。近年来3D打印技术在医疗与建筑领域都有较快的发展，也推动了相关产业的转型升级。本文从女装的特点及发展现状和3D打印技术的发展现状及与女装设计结合的可能性探索进行了研究，为相关工作提供参考。

1 服装产业概况

现代社会赋予服装更多的社会属性与功能，是人们不可或缺的生活必需品。服装的功能性远不是其价值的全部，在符合人体需求的条件下，人们对服装美的要求愈加强烈，在消费观念上也发生明显的变化。从销售总额上来看，纺织服装产业作为世界第三的行业，仅次于旅游业与信息产业，广泛分布于世界各地，是大多数国家实现工业化的先导产业，同时也是衡量国家轻工业水平的重要标准之一。我国服装产业有规模总量大、产品质量不高、产品附加值低、国际品牌匮乏等特点。随着发展规模的不断扩大，面临的挑战也将愈发严峻。

2 3D打印技术概况

目前3D打印技术主要为三大类别：SLA光固化制造技术、LOM叠层实体制造技术、FDM熔融沉积成形技术，此外还有SLS选择性激光粉末烧结技术、DED多层激光熔覆技术、3DP三维打印成型技术，在原料、工艺及成品特性方面有各自的优势与不足。

2.1 光固化制造技术

光固化制造技术原料主要使用特制的光固化树脂，利用激光产生的能量通过一系列化学与热作用使得树脂从液体固化为所需样品。其制作流程大致为通过CAD制作模型样板数据包生成STL文件，STL文件适用于打印系统，生成参数控制激光逐层固化树脂，通过这个方式堆积出所需的三维实体零件。光照的方式分为三种，一是蒙版遮光达到塑性目的，二是控制激光扫描头达到塑性目的，三是投影一定形状的光源，进行固化塑性[1]。相较于其他3D打印技术，光固化打印技术拥有更高的效率，这种方法也叫 SLA 方法。由于发展较早，SLA的技术储备相对更为充足，具有速度快、精度高的优势，但也有其不足之处，即大部分光敏树脂在发生化学变化与受热时会挥发有毒物质，存在危险性，在制作上对工作环境有更高的要求。

光固化树脂有不同的种类可供选择：通用型树脂：成品为白色，有一定强度与硬度，以丙烯酸为材料基底，是最常用的3D打印原料，易于后期加工处理；通用型台湾进口原料树脂：成品特性与通用型树脂相同，适用于Form1/Form2设备；柔性弹性树脂：具有强劲韧性与柔性，适用于服装、鞋模等产品的制作；类ABS硬性树脂：区别于其他树脂材料，该种树脂具有高透明性；牙科树脂：该类树脂适用于牙科医疗，拥有极佳的精度与低缩性，可满足牙模制作的精度要求；刚性树脂：区别于通用型树脂，刚性树脂表面更加光滑。

2.2 叠层实体制造技术

叠层实体制造也称薄形材料选择性切割，涉及数控、计算机、自动化等一系列高精尖的生产技术，是增材制造技术的重要组成部分，由激光头、光控系统、坐标结构、材料传送带、热压黏贴结构、升降台和总控系统组成，这种技术也叫LOM技术。

目前该技术的制作原料为纸与木头，适用于特定纹饰要求的服装设计，但其设备维护相对昂贵，需特殊维护的制备间，虽然原料成本低廉，但高昂的维护费用使其在小规模生产中并没有价格上的优势。由于原材料自身所具备的属性，LOM技术适合制作成形体积较大，对功能性如弹性、硬度要求较低的物体。

2.3 熔融沉积成型技术

融熔沉积成型又称熔融挤出成型(FDM)，原材料主要使用丝状材料，能够在高温下熔融，并在常温下冷却固形。丝状材料首先在送丝机构的帮助下被运送至喷嘴中。材料在喷嘴中被加热为熔融态，计算机根据前期设计的数据包导出分层截面信息并控制喷嘴沿数据规定的路径和速度进行移动，熔融态的材料从喷嘴中挤出，在空气冷却固化，每次通过该操作打印一层平面，下层大致固化完全后，工作台下移或喷嘴上移一层，通过逐层制作最终得到想要的成品。由于制作原理和原材料本身所具有的特性，在制作时要注意用料以及喷头的热平衡，确保成品与设计需求相符。制作原料能够使用目前市场通用的ABS、PC等材料，原料成本相对低廉，但成品表面光滑度不够，精度较低，且因为依赖于空气冷却，制作速度缓慢。

2.4 三维打印成型技术

区别于其他3D打印技术，三维打印成型技术拥有小型化和易操作等特点，是适用于实验、办公与个人创作的3D打印技术。大致可分为三类：压电式、热爆式、DLP投影式。压电式类似于传统2D喷墨打印技术，精度高。热爆式原材料主要为粉末状，选择种类广泛，成本较低，但精度与光滑度低。DLP投影式类似于SLA打印技术，原料使用光敏树脂，成品拥有SLA制造成品的特性，精度与光滑度较高。

2.5 选择性激光烧结技术

选择性激光烧结技术也称SLS技术，主要工作台为粉末床，依赖粉末本身的特性，依靠激光对粉末进行选择性烧结。这也就导致了激光烧结技术是成型原理最复杂、条件最高、设备及材料成本最高的3D打印技术之一，但相对于其他3D打印技术，SLS技术是发展前景最好、制作与材料范围最大，实用性最强的3D打印技术。按照制作原理，SLS技术可选择任何通过加热能够黏连的粉末材料，石蜡、尼龙、金属、陶瓷粉末和它们的复合材料都是当前相对成熟的SLS技术原材料。

图1 激光烧结技术作品

3 3D打印技术在服装产业的应用现状

3.1 商业化

从2011年开始，3D打印技术开始进入服装制造业，Shapeways公司利用SLS技术3D打印出比基尼泳衣，通过简单的尼龙材料，实现了特殊的面料结构，在保证强度的基础上使面料富有弹性，这也是3D打印技术服饰产品商业化开启的里程碑。

图2 3D打印泳衣

3.2 量产化

2015年，英国Tamicare公司的Cosyflex系统已经实现了3D打印纺织品量产化，此系统具备年产 300万件的能力，与传统制造业相比，其生产系统在精简生产环节的同时减少了不必要的原料浪费，更加环保与便捷。

3.3 高效化

服装设计师通过3D 打印技术能够实现更具创意的服装设计，产品也可根据消费者的体型与需求进行私人定制，不需要人台和打样等费时费力的准备环节，从准备到制作仅需各类仪器与数据，人工成本极大降低。

4 3D打印技术在女装设计中的应用

女装在满足女性生理需求的同时也在一定程度上满足了其心理需求，此外还可反映女性的文化背景与社会地位。将3D打印技术运用在女装设计中，需要考虑多方面因素，在女装设计基本原则的基础上进行设计。本文从女装风格出发，对3D打印技术的运用进行了探讨。

4.1 前卫

前卫风格女装青睐于新型材质，廓形张扬不羁，大量运用分割、撞色等造型手法，个性是该类服装风格的内核。3D打印相对于其他生产技术更易实现夸张的造型，可用3D打印技术制作出服装的基本骨架，然后将布料进行缝合，从而实现夸张的造型需求。但就商业化生产，由于前卫风服饰往往分割线简单，不会有大量的修身曲线成分，在衣服制作上，流水线生产更具优势。

4.2 运动

运动风格女装更加注重功能性，对结构与面料有独特的要求，以适合健身运动。3D打印服装更容易实现无缝合线的工艺，减轻运动者与面料之间的摩擦，提升了穿着体验。使用柔性弹性树脂等新型材料，甚至能设计出完美贴合人体，弹性适中，在保护肌肉组织的同时提高运动表现的高科技运动衣。缺点是服装生产设备要求高，材料昂贵。

4.3 浪漫 古典与民俗

浪漫风格女装材质选择多样，色调纯度较低，垂坠、蓬松、柔美；古典风格女装大量运用手工制衣手法与传统文化元素，烘托历史沉淀与典雅感，对材质与工艺手法上有较高的要求；民俗风格女装将民族元素应用到服装中，保留符号化的色彩、图案与工艺技巧，将制式形制巧妙的融合在整体设计中，孕育出独特的文化涵养[2]。这些风格主要体现于细节与廓形，3D打印技术的优势就在于能够制作极其复杂的纹样装饰，使得面料更具立体、层次感，甚至能够拟态生物材质，满足人们的各种创意，制作出风格更为突出的服装。

5 结语

基于商业化成本因素，3D打印技术将主要运用于特殊结构和复杂服饰设计上。3D打印在快速实现设计师设计要求的同时，也降低了人工参与的成本，是服装产业走向自动化生产不可忽视的大方向。但目前市场上大部分3D打印机无法实现整件成衣的制作，往往需要各部位拼接组合，因此女装设计时需要考虑整体性。