霍嫱

（陕西服装工程学院服装学院，陕西西安 712046）

1 研究背景

当代社会赋予服装更多的社会属性和功效，在人体需求得到满足的条件下，人们对服装的美的需求变得愈来愈强。与此同时，怎么样使劳动力成本下降，使品牌价值上升正成为服装工业从业者需要思考的重要问题。

近年来，3D 打印技术在医疗和建筑范畴发展迅速，促进了关联行业的转型升级。它被认为是第三次工业革命的象征性技能革新。3D 打印起源于美国，旨在通过对传统制造业的工艺进行改良，这个技术在很多方面都有涉及，比如打印房屋、打印食物、打印各种材质的饰品等。通过技术的发展以及较多领域的市场需求，进行独立的个性化设计生产，一次成型，节约了生产原料等。这也是3D打印技术受到很多行业的人们关注的原因。特别是在科学和艺术界，它被认为是自身发展的核心驱动力。自从第一条3D 印花裙子问世以来，开启了这个时期的潮流。依靠3D 打印的技术创新，服装行业将拥有具有未来技术感和无限可能性的服装。

2 3D 打印技术概况

3D 打印（Three Dimensional Printing）技术是增材制造、逆向工程和快速成型的一种技术[1]。它是一种基于三维数据的离散材料从上到下分层堆叠形成一个实体的技术。我们通过电脑的精密软件建立模型，对形成构建的类似三维图形处理分割，这里的图形被我们变成多层，为了切片先将平面一层一层进行分析，里面有一些不容易看懂的图形进行分解、分段，设置文件格式、识别、指令等方式让机器运作时依据前面设置的程序指令对已分段的基本内容，尤其是数值类信息慢慢进行分解。整个打印过程分为三个步骤：先计算分配的液体、粉状、片状、固体材料等，接着我们需要在每一个截面都进行打印，再将数以百计的截面通过特定的黏合方式组合成一个有机整体。原理如图1 所示。

图1 3D 打印技术堆积叠层的基本原理过程图

确保成型过程不变形最重要的就是提高3D 打印机的分辨率。为了达到较高的分辨率，处理方法一般会采用变通法，打印出与之前的数值比较偏大的物体，做成高分辨率不失真的物体，利用打磨的技术来得到，我们也可利用支撑缓冲的作用来得到。两者的效果是基本相同的[2]。通过材料不同，市面上3D 打印技术普遍的成型工艺方法和分类如图2。

图2 3D 打印技术主要的成形工艺方法及分类

3 3D 打印技术在服装设计中的发展现状

3.1 3D 打印技术在造型设计中的应用发展

通过3D 打印技术和完善的结构系统，可以很好地融入服装设计领域。这一变化将人们引入了软件功能领域，并通过时尚与数字信息技术相结合，在服装设计领域取得丰硕的成果。

3.1.1 服装设计中造型效果

3D 打印是较为灵活的增材制造方式。其成型的基本思想是增加空间中材料的堆积，无需考虑传统制造方法的脱模和刀具路径。因此，任何特殊的形状都可以直接打印和模制，这大大减少了技术对设计师创造力的限制。通过对三维建模的数据的利用，将设计图纸顺利变为我们需要的成品的流程。这个尺寸很严格，精密度要求较高。已经远超普通生产制作与工艺水平。三维建模的精密水平是由开发人员不断地调整得来的，目的是与真实数据值无限接近，最大限度地与人体模型集成。图纸能够创建厚和轻的造型元素由于具有蜂窝结构的3D 打印的独特结构所支撑[3]。

3.1.2 服装设计中材料肌理效果

在3D 打印技术的设计和制造中，大部分是由树脂、塑料、硅胶、尼龙、纤维等组成的类脂化合物。在特殊情况下，将采用不锈钢、镀银等印刷材料等金属等非常规服装材料。用3D 打印出来的特殊材料，通过逐层积累，不断表达了时尚设计的理念。设计师可以通过这种特殊材料的不均匀的纹理效果来混合和搭配材料，以增强服装的亲和力和分层。如果要结合有机材料，3D 打印就可以完全实现。包括非合成的材料，比如：皮革、蕾丝、铆钉、塑胶等辅助材料[4]。

3.1.3 3D 技术打印独特的服饰配件

在服饰配件的创意中，3D 打印技术也发挥着极为主要的作用。例如，帽子、胸针、箱包等的设计，可以使用3D 打印技术来呈现复杂的螺旋形状，并使用刚性的黑白不透明材料来充分展示复杂的几何结构，具有雕塑感的配件给了人们一个全新的设计感。

3.2 3D 打印技术表现出的高效性与环保化

通过3D 打印技术可以实现更多奇思妙想的设计，根据消费者的身体码数和要求进行个人定制，人台、打样等都可以省略。从开始到制作环节，需要准备各种仪器和数据，大大降低劳动力的成本。其生产系统不仅简化了生产环节，同时还减少了不必要的原材料的浪费，变得更加环保和方便。

4 3D 打印技术在服装设计中存在的问题

服装设计师、制造商和媒体都对3D 打印技术都有很高的期望。很多专业人士认为这项技术可以达到图纸进去，服装出来的效果。但就目前的技术而言，3D 技术要想达到这种状态还需要一些时间。如今，服装设计行业3D 打印技术的进展存在下列问题：

4.1 设备要求受限

目前的设备还需要优化和设计，这也导致3D 打印技术在服装产业中的大规模应用还有一定的局限性，限制了市场的普及化、日常化和大众化。3D 打印并没有真正进入普通人的日常生活，并真正为公众服务。

4.2 服装材料的局限

常规下的服装材料包括棉、麻、丝绸、羊毛、化纤织物等。它们纺成纱线，然后纱线经过针织或者梭织结构形成面料。在加工过程里，分阶段彩色染制、印花，通过不同厚度、不同结构、不同材料的纱线进行相互合并，实现服装材料的变化。对于3D 打印服装，基于打印材料的受限情况，没有完全能够打印服装和纺织面料的3D 打印机。而打印材料即3D 打印服装的面料一直存在缺点，最主要的问题就是成本过高、弹性太差以及材料舒适性不佳等致命的缺点，这使得合适的材料成本上升。这也是服装产业想要运用3D 打印技术所以面临的主要屏障。在这样新的打印技术的加持下，主要使用的服装面料的质料有聚乙烯、ABS、PLA、尼龙粉末等。它们充满了后现代主义。价格低廉的这些材料，在很多方面广泛运用。经过多次应用发现3D 打印形成的面料存在弊端，如舒适度、亲肤性以及柔软程度都表现不佳[5]。与此同时，我们经过测试发现了令人鼓舞的情况，橡胶等柔性材质在应用3D打印技术的过程里，产生的面料性能里，柔韧性得到了显著的提高，但是昂贵的材料并不是所有人都能接受。因此并不能在市场中被大量运用。生产出舒适的服装，必须找到合适的3D 打印服装耗材是重要的一环。

4.3 服装色彩的多样性限制

色彩是服装设计的重要因素之一。我们说它是直接影响服装时尚感的重要因素。怎么样在使用3D 打印的过程中准确地添加色彩一直是困扰设计者的核心问题之一。为了控制整个服装所带来的成本和限制，一般都会是单色。对于服装设计来说，在现有的技术条件下，我们看不到所设计的服装对人体的着装效果，也不能准确地把握新样衣在人体上的真实形态表现。这很容易导致材料和时间的过度浪费，从而增加制造成本。

5 3D 打印技术在服装设计中的未来发展趋势

5.1 智能化、通用化

未来使用的材料将趋向智能化和通用化方向发展。现在的3D 打印材料主要有光敏树脂、金属材料、工程塑料和橡胶类材料。缺点比较多，并不能满足服装市场对材料成本和性能的控制和要求。未来，我们将开发更多更符合市场需要的更多优点的特殊材料来更新。可以从四种不同类型的材料入手，如纤维类型材料、功能性材料、复合材料和智能材料等。这将是未来的智能服装可穿戴技术的又一次里程碑。

从现在的技术设备和方法来看，智能化和通用化水平很高。但设备中的软件并不通用。因此打印方法和后处理在操作上显得很困难，技术门槛过高，用户在操作时不够智能。今后，我们将从三维建模软件中输出为三维实体，直接把计算机的外部输出设备设置为3D 打印机，从而使操作更加优化，更受市场欢迎[6]。

5.2 精密化、多功能

伴随着不断迭代发展的3D 打印技术，使设备更加智能和精密化，并同时拥有直接拿取，上网、摄像、触摸屏等功能。

5.3 科技化、时尚化

5.3.1 3D 打印技术对服装个性化定制的影响

3D 打印技术具备立体穿着效果的直观感受，还兼具反复调整，这对于服装设计师来讲时间和材料的损耗被缩短和减少，从而也降低了服装材料的成本。对于顾客来讲避免了重复性试样的麻烦。我们通过利用三维扫描技术可以得到需要的人体尺寸等重要数据和人体的标准三维模型。相对于传统的测量方法，这样做更方便也更科学。从此空间的限制将不再成为现实问题。实现了不同地域国际化的一对一特别定制。人体模型中创建的服装和服饰模型变得更加容易得到，这是服装设计师希望看到的结果。然后他们进行专业和个性化的设计呈现，得到客户希望的服装样式。最后，定制款服装被3D 打印机成功输出，完成定制成衣的整个制作过程。这种极具科技感的时尚生活方式是过去传统形式所无法想象的。它这样的新工艺制造方式明显更具有发展空间和优势。

5.3.2 高性能美服的问世

Electoloom 打印机是一台3D 可输出柔软性织物的世界首款打印机。它是通过设置模板，这种模板需要特定的形状，并提前设置好，利用电场引导型织布（Field Guided Fabrication，FGF）技术，将液态的材料转向模板形成有规则的排序交织或者堆砌，形成于模板的表面，最终形成密度高材料有柔软度的服装。这是利用机器内的电场来达到该结果。大大节约了纺纱、印染和裁剪的工序时间，服装原材料能够被合理有效地利用。不过这款机器在应用方面也存在一些问题，比如使用类似塑料的原材料会使服装样衣的质地偏硬，穿着后的柔软性和舒适性大打折扣。为了改变这一局面，很多企业都在开发其他更多的材料。丝绸、丙烯酸纤维等是大家目前开发最多的材料，未来会有更多高性能的美服面世[7]。

5.3.3 3D 打印服装产业化

在2005 年Tamicare 公司是一家英国专门开发制造系统的公司。它的制造系统Cosy flex 取得行业专利。该公司在长达10年的时间里一直在做的工作就是运用3D 技术来打印布料、完善服装生产系统。Cosy flex 系统可以进行一对一的个性化定制需要，也可以打印生产大量的纺织品，每年有接近300 万套服装的生产产能。这里的生产系统能够有效处理原材料的不当损耗，制作工艺更加简单和高效，基本符合国际环保的要求。既没有裁剪也不需要缝制。与传统制造业相比优势更加明显。这项技术在智能穿戴领域也发挥着极其重要的角色，它是可以将传感器和导线一起打印到服装当中，促进科技与服装的紧密联系[8]。

6 结语

从整个服装发展的历史来看，每一次的科技发展和应用都会推动服装产业的高速运转。我们从3D 打印技术这一角度看出了它的应用将使服装设计的发展呈现出一个里程碑式的变革。它在服装设计中的应用层出不穷，给人以惊艳、独特和个性化的视觉效果。尽管当下的3D 打印服装在材料、色彩、成本、技术等问题并不完全适用于日常生活，但是经过我们长期的研究和尝试新材料、新技术、新设计，未来大众将更加愿意选择具备个性化与科技环保的3D 服装。