基于FDM工艺的3D打印技术在服装上的应用

梁笑晗，张津珲

（1.青岛市第五十八中学，山东青岛 266100；2. 北京服装学院，北京 100029）

3D打印技术是在20世纪90年代逐渐兴起的一项先进制造技术。3D打印的服装本质就是结合服装CAD技术、VR技术和快速凝固激光材料等手段，展开的服装设计与创新。它颠覆了传统的服装设计，在虚拟的人体上绘制服装，更好地展现了未来主义的空间感和立体感。

1 3D打印技术介绍

1.1 3D打印的基本原理与方法

3D打印技术属于快速成型范畴，以数据、模型为基本，使用金属或ABS塑料等材料作为打印材料，用逐层打印的方法来构筑成品的技术。其基本原理都是叠层制造，由快速原型机在X-Y平面内通过扫描形式形成工件的截面形状，而在Z坐标间断地作层面厚度的位移，最终形成三维制件。

快速成型技术根据成型方法大致可以分为两大类：基于激光和其他光源的成型技术，例如光固化成型（SLA）、分层实体制造（LOM）、UV紫外线成型技术等；基于喷射的成型技术，例如熔融沉积成型（FDM）、3D喷墨打印（3DP）等。

1.2 3D打印技术在服装设计中的应用

3D打印技术在服装领域虽然起步较晚，但发展速度较快，3D打印是一种颠覆了传统服装设计的创新技术。荷兰设计师艾瑞斯·凡·赫本，她在2011年凭着自己独特的3D打印技术完成立体感的时装设计，大胆奇诡的构思、来自自然界的巧妙灵感，获得了高级定制时装界的高度认可。

1.3 服装3D打印材料

纵观当下3D打印材质在服装设计中的应用，从材料的成分看，适宜服装3D打印技术的材料种类较少。尼龙粉末、涤纶长丝因其本身具有纺织纤维的特点，所以较适宜用来打印服装，聚合类塑料也会用于创意装或者表演服的制作，其他类型的3D打印技术材料在服用性能上则表现较差[1]。

2 基于FDM工艺的3D打印服装实例

3D打印服装基本流程为：第一步，进行图纸绘制；第二步，用三维软件构建立体模型；第三步，选定机型、材料、打印服装；第四步，对打印产品进行后处理以完善服装；第五步，建立三维图纸与产品数据对照资料，为后续建模改进提供依据[2]。

下面以一个款式比较简单的连衣裙为例，基于FDM工艺进行服装打印应用浅析。

2.1 前处理

图纸绘制完后，将设计好的服装在UG三维建模中建立三维模型。

检查模型并导出STL格式。将STL文件读入Magics软件，小礼服被分成一个个的小三角片。

STL数据校验无误后，即可调整模型制作的摆放方位。调整摆放方位主要遵循以下几个依据：第一，考虑模型表面精度；第二，考虑模型强度；第三，考虑支撑材料的施加；第四，考虑成型所需要的时间。

选定3D打印机机型与材料。此次打印服装使用的是太尔时代Inspire S250快速成型机，该设备技术参数如表1所示。

表1 Inspire s250设备的技术参数

确定分层参数。通常情况下，分层参数是不需要进行改动的，设备调试好之后，会保存一个合理的参数集。如果对成型质量有更高的要求，也可以根据所掌握的参数设定经验进行改动。分层参数包括层厚参数、路径参数及支撑参数等。层厚影响着模型制作表面质量及制作的时间。

添加支撑结构。FDM工艺在成形加工时需要通过软件添加支撑结构。支撑结构的合理性极大地影响这些工艺的成形质量。根据支撑面的形状特征，对STL模型添加FDM工艺支撑，可以提高FDM支撑的效率和质量。

分层参数设定完毕后，可对模型进行分层。分层完成后得到一个由层片累积起来的模型文件，存储为所用快速成型机识别的格式，以进行调用和修改。

2.2 打印成型

打开快速成型机，将设备与计算机连接起来，并载入前处理生成的切片文件。工作台清洁后开始系统初始化，也就是XYZ轴归零的过程，之后成型室进行预热，到设定温度后便可以执行打印模型命令，快速成型机开始自动进行逐层堆积。

2.3 后处理

该设备打印出的模型后处理比较简单，主要就是去支撑和打磨。支撑和模型采用了两种颜色的材质，实体是白色，支撑为灰色。因此，支撑非常容易辨别，也避免了在拆除过程中对模具的伤害。支撑去除后，将产品用砂纸进行打磨、装饰，使各立面更光滑美观，如图1所示。

图1 小礼服3D打印成品

3 结语

3D打印技术辅助服装设计的应用使设计师的设计思路表达更加丰富多彩。这样的高科技设计能够让人们得到更加直观、立体的感受, 设计出来的服装与传统相比, 使服装设计师的思维表达变得更加随心所欲, 实现了真正的服装个性化生产模式[3-4]。推动了3D打印技术中材料的创新和研发，只有丰富的材料才足以支撑服饰品的种类，同时，优化产品的用户体验。