3D打印技术在纺织服饰产品设计中的应用与发展

杨 婧

（运城学院，山西 运城 044000）

在数字化仿真技术逐渐成熟的现代社会，纺织服饰产品设计的创新性和发展前景是行业潜在价值的重要体现。随着衣食住行的基本需求逐渐延伸出人性化和时尚化的精神需求，纺织服饰产品的设计多样化、材料创新性需要进行突破。同时，创新及变革需要设计者大量的思维过程及必要的劳动时间，而设计与实物的落差往往是抑制商品价值的鸿沟。在保持真实化的同时体现设计灵感，这是设计者及生产商都期望的。

如今，3D打印技术逐渐市场化，先进技术已经不再只是为机械零部件提供可视化服务，而是随着材料技术以及数字技术的发展，体现在生活中的产品设计上，其中不乏纺织服装产品。3D打印技术为设计者及生产商提供了折中的方式，不但使灵感设计最大化，还兼具工业化生产的必要功能，通过工业化、规模化、智能化的生产模式，可以将3D打印技术融入各类产品的生产环节中并进行有机组合。

1 3D打印技术在纺织服饰产品设计中的应用与特点

3D打印技术是一种快速成型技术，又称逆向工程或增材制造（Additive Manufacturing，AM）。其采用3D数字技术打印机完成产品制造，是一种以数字模型文件为基础，运用金属粉末、陶瓷、碳纤维增强塑料和高分子凝胶等材料，通过分层打印和叠加成型的方式来构造物体的技术，可同时实现计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）[1]。

纺织服饰产品设计适应性需求较为广泛，且已经超出最基本的功能性需求而存在于现代社会，这种适应性需求是体现个性价值及表达自我的重要媒介。纺织服饰产品的发展逐渐侧重面料、版型及产品设计上的创新，这对服饰产品生产中的各项环节、任务、制作工艺提出了具体要求。面对这样的挑战，3D打印技术在纺织服饰产品中的应用价值便凸显出来。

1.1 个性化展现

在现代社会，服饰产品设计的个性化理念已经不再是“纸上谈兵”，服饰产品设计可以在个性化定制和自我表达的自由创意上大放异彩，这和现代商品环境下的精神需求相契合。同时，3D打印技术在材料以及成型技术上逐渐表现出多元化，也为服饰产品设计的可行性提供了更多的参考。

1.2 创意转化生产

3D打印技术及其衍生的生产方式的变革，会为服饰产品设计在创意转化上提供更多的可能性。好的设计不再因为制作及加工技术等无法实现，而产品设计的形式和方法也会成为整个生产环节中的核心部分，同时也为生产过程节省了更多的时间，延长了商品的生命周期，进而源源不断地生产出新的商品投入市场，为商家和企业带来更多创造价值的机会。

1.3 绿色环保节约

基于3D打印技术的强塑造特点，在材料及数字化技术的帮助下，能够实现精准的物件构造，避免在生产环节中产生材料过剩的情况。一方面，节约环保符合现代绿色工业的标准；另一方面，也避免了不必要的成本和物料浪费。3D打印技术在纺织服饰产品上的应用，增加了新型环保材料的使用机会，更多的“回收物”可以变废为宝，并在服饰类商品中发挥重要作用。

2 3D打印技术对纺织服饰产品的发展影响

3D打印技术有黏结成形、光敏成形、熔融成形、选择性激光烧结成形4种成形方法[2]，其材料适应性情况如表1所示。

表1 3D打印技术成形方法的材料适应性

成形方式的多样化是目前3D打印技术在纺织服装行业发展成熟的见证。黏结成形技术是纺织类产品设计在着色工艺上发展成熟的表现，具体是将着色剂与黏合材料相结合，形成薄层并进行着色。光敏技术是运用光敏材料（UV树脂），在光作用下堆积成形进行制造。熔融成形则是通过热塑性材料在高温腔体中熔化，形成液体，再被喷头均匀喷出并叠加成形[3]。由此可见，这些技术的应用改变了纺织服饰产品的制造方式，甚至影响到服饰产业的生产模式，因此，3D打印技术对纺织服饰产品有着深远影响。

在现代服装行业，个性化的主导消费逐渐成为发展趋势，个性定制化、材料综合化、限量版设计已经成为市场的主流趋势之一。基于此，3D打印技术结合相关产业优势，在纺织服饰产品的生产模式上，也会逐渐形成更具特色的新变化，服饰产品将获得更多的附加价值。

2.1 延伸性功能

除了适用性，纺织类织造材料附加了更多的功能，为服装设计创造了更多的价值，而相同劳动时间下的生产方式难以形成多功能性，因此，对比传统的纺织材料工艺，运用3D打印技术生产的产品属性及延伸性其实更具竞争优势。

除了视觉上的良好表现，3D打印技术还可使织物充分发挥阻燃、防紫外线、防污等实用功能。与一般生产环节中的湿法技术等传统工艺相比，3D打印技术可以在保证织物美观的同时，使相关功能性元件结构化，使纺织品在制造环节可以将功能元件在织物基底上打印成形，保证产品的机械韧度，如图1所示。

图1 织物上的3D打印件

2.2 材料的稳固性功能

除了多功能性，纺织服饰产品材料的稳固性也是3D打印技术应用的优秀表现。这一优势为服装类商品的日常维护带来了更多的便利。

不同于传统湿法加工的工艺方式，3D打印技术在材料着色及防腐等工序上，可以从细微的多层结构中增强涂料与织物之间的黏合性，使织物基底与功能性涂料的结合更为牢靠，耐磨性、持久性以及稳固性较传统工艺产品表现更佳。

同时，对于机械预处理的纺织材料，可以通过3D打印技术进行化学方法干预，改变表面材料与基底织物的物理性质和化学性质，从微观层面实现新面料的功能优化。

3 3D打印技术在纺织服饰产品中的发展预测

针对3D打印技术在纺织服饰产品中的应用适应性及其在产品发展过程中呈现的效果预期性，本研究结合纺织服饰产品设计的发展需求，从行业和市场出发，以现有的数据为理论支撑进行预测。

对于目前已经存在于市场并应用3D打印技术生产的纺织服饰产品，利用相关产品在市场上的供求关系进行灰色预期化模型的创建和分析（表2）；此外，也需要考虑到其他方面的影响，虽然采集到的数据受到多因素的影响，但参考相关行业专家的评价性意见进行模糊预测，仍然具有一定的研究价值。

表2 3D打印技术生产服饰类产品的产量统计

根据现有数据存在的诸多可变因素，可设其产量为区间灰数，如表3所示，并对其每一个部分加对应的白化权函数。

表3 3D打印技术生产服饰类产品的产量区间灰数

3.1 模型构建

依照灰色马尔科夫预测模型，针对数据区间灰数进行函数构建，首先进行列变换。

（1）中间层面积序列：S0=（18.25，19.40，20.15，21.75）。

（2）中间层坐标序列：W0=（131.72，295.25，571.22，1 043.22）。

（3）起点过渡层面积序列：S-=（13.75，14.80，15.80，17.40）。

（4）止点过渡层面积序列：S+=（11.75，12.70，14.00，14.95）。

依照行业专家意见以及合理化建议的评分，代入参数计算。

依照序列参数及DGM（1，1）模型参数[4]，进一步计算可得预测模型的模拟值与模拟误差，如表4所示。

3.2 结论

从预测计算结果可以看出，相对误差值基本小于4%，证明预测模型存在一定的数理意义，同时也证明在近5年时间内，3D打印技术在纺织服饰产品设计中的使用情况符合预期的市场投入量，并呈现出逐渐接近的结果，与本研究所构想的内容一致。

4 结语

3D打印技术在纺织服饰产品设计中的应用，为生产设计环节增加了更多的附加价值。针对现代纺织类产品的新供需关系，基于数字化技术的3D打印技术在传统纺织行业的应用，可以在纺织生产中起到促进作用，并为其他传统手工艺的应用与发展提供宝贵的经验。同时，3D打印技术的发展将带动纺织服饰产品的不断进步和产业升级，改变纺织行业的生产方式，提高生产效率与产品设计的多样性，发挥重要的科技作用。