基于3D打印技术的服装设计创新研究

刘洋

（沈阳化工大学，辽宁 沈阳110000）

3D 打印技术是2D 打印切片逐层黏合的三维产品制造技术，通过采用工业印刷技术，能够避免人工誊抄的错误问题，还能够提高信息传输时效性与准确性。在现代服装设计领域中，传统的设计技术局限性逐渐暴露，被称为可能是第三次工业革命开端的3D 打印技术，在很大程度上改变了服装设计模式。通过采用3D 打印技术，使得服装设计方法得以全面创新，相比于传统的设计方法而言，3D 打印技术具有更多的优势，能够全面推动服装设计创新。

1 3D 打印技术简要分析

3D 打印技术是以数字化模型为基础的一项快速成型技术，对于部分具有黏合性的材料，利用2D 打印方法对基础三维物体，相比于二维打印技术使得空间维度增加。

1.1 3D 打印技术的基本概念

3D 打印技术应用在服装设计领域中，能够使得服装设计构思与最终成型实现一致，在各个环节中都能够利用数字控制的方式完成，且所有形状与结构都能过每一层的逐层变化界面与前一层自动连接制造三维形态。现阶段，3D 打印技术主要包括挤压技术、线装技术、粒末技术、粉末层喷头技术、层压技术以及光聚合技术等多种形式，挤压技术主要是利用对具有热塑性材料进行逐层挤压的方式进行打印；线装技术通常可以在合金中进行应用；粒末技术主要应用在技术、陶瓷等粉末打印中；粉末层喷头技术也就是石膏打印技术，只在石膏材料中应用；层压技术的打印材料对象较多，包括金属膜、纸张以及塑料薄膜等；光聚合技术的打印材料主要为硬化树脂，利用对光的控制逐层硬化液态材料，使其能够成型。

利用3D 打印技术对产品进行生产，需要对产品结构进行三维建模处理，之后通过分层技术将模型进行切片处理，每一片路径打印后都需要进行黏合[1]。

1.2 3D 打印技术在服装设计中的应用现状

在2010 年前后，荷兰某时装设计师开始将3D 打印技术应用在服装设计中，在其作品中展现出了3D 打印技术的良好造型能力，极高的精度无法通过传统工艺实现，从而使得具有极强立体感的服装开始出现。尽管服装无法达到具有立体建筑感的立体主义设计效果，但是所设计的固装产品质地较硬，难以实现正常的穿脱，只是作为展示性展品在模特身上进行组装，拆卸后则成为零件状态；在2015 年的时装周中，某设计师采用3D 打印技术，应用了柔软的质感，在贴合人体曲线的基础上，展现出了3D打印技术的效果，所设计的服装不仅具有良好的观赏性，同时具有实用性。3D 打印技术在服装领域的应用经过一段时间发展后，从无法正常穿脱的硬质服装逐渐发展到可以穿脱的柔性服装，3D 打印技术采用的设备、方式以及材料等都出现了很大的变化，如图1。我国3D 打印行业起步时间较晚，当前较为领先的为龙尼科技打印的3D 服装，可以打印硬质与柔性两种不同材料，所以我国3D 打印服装领域虽然起步较晚，但是技术创新能力较强，整体发展速度较快[2]。

图1 磁性组件和改进的立体光固化3D 打印机示意图

1.3 3D 打印服装材料分析

现阶段，3D 打印技术在服装领域中的应用，主要以FDM、SLS 以及SLA 三种工艺为主，FDM 是指将塑胶材料进行加热熔化后，利用机器挤压到固定位置凝固成型；SLS 技术是指将粉末材料加热后，利用高效激光进行烧结打印处理，使其能够成型；SLA 技术是指通过紫外光对液态材料进行扫描处理，每一次扫描都会形成一层较薄的切片，从而完成三维模型构建。不同技术对应的材料具有一定差异，比如PLA 材料的打印温度在195～210 ℃范围内，具有不易变形、立体感较强以及完成度较高的优势，但是柔韧性较差，且质感较为僵硬；ABS 材料的打印温度在230～250 ℃范围内，具有不易变形、立体感强的优势，但是柔韧性较差，质感较为僵硬，且不适合家用；TPE 材料的打印温度在220～320 ℃范围内，具有不易变形、质感柔软以及韧性较好的优势，但是造价较高，且当前接受度较低；未来8000 树脂材料的打印温度在210～230 ℃范围内，具有时效性较好、立体感较强以及完成度较高的优势，但是质感较为僵硬，且容易出现破碎问题；塑料粉末材料的打印温度在180～200 ℃范围内，具有利用率高以及不需要支构等优势，但是产品结构较为疏松，且存在一定的有毒粉尘[3]。

2 3D 打印技术在服装设计中的创新实践

将3D 打印技术应用在服装设计中，首先需要完成服装设计方案的图纸绘制，对服装的外形、尺寸以及弧度等数据进行初步设计；之后需要在三维软件中构建服装产品的立体模型，模型设计需要考虑到服装的支撑力、最优厚度以及产品最终效果，支撑力是服装产品能够成型的决定性因素，最优厚度是保证服装设计效果以及打印技术应用效果的基础，产品效果对于三维图纸的设计方案具有指导性作用；之后需要将服装产品进行打印处理，不同产品对于打印设备以及材料的要求不同，为了确保服装3D 打印整体效果，需要做好服装产品、打印设备以及打印材料的统一化处理；最后，需要对服装产品进行优化处理，主要是修复3D 打印过程中存在的缺陷型问题，并构建实际服装产品与三维设计方案数据库，为后续的服装打印生产提供基础。

2.1 确定3D 打印设备与材料

服装构件的3D 打印材料、3D 打印设备分别采用未来8000树脂与3D 激光固化打印设备；打印材料为液体状态，聚合固化条件设计为350 nm 波长的紫外光，打印精度能够达到100 um。未来8000 树脂材料具有打印成本较低、精度较高、时效性良好以及装配性良好等优势，打印后产品表面较为光滑，打印可以利用丝印技术、电镀技术以及喷漆技术等方式进行处理；未来8000树脂材料的热变形温度为45 ℃，抗拉伸强度为46 MPa，弯曲强度为66 MPa，吸水率为0.5%；所采用3D 打印设备能够打印的尺寸较大，且精度能够满足需求。

2.2 零件成型处理

在服装3D 打印技术应用过程中，其基本流程为：（1）对服装产品的结构进行三维建模处理。（2）采用分层技术进行切片，每片路径数据经过扫描后，能够精确地控制在激光器与升降台的工作模式，在激光器紫外线光大道固化套件后，利用计算机数控方式照射液态未来8000 树脂材料表面，使其能够固化为一层切片，之后升降台会下降到第二层切片的位置中，按照该顺序规划构成每层切片，实现与上一层的黏合，在服装产品打印完成后，从液体中整体拉出。（3）最后需要做好后期的优化处理，在服装产品全部打印完成后，用砂纸对其进行细化处理，使得服装产品的各个立面更加光滑，保证其良好的光泽度。

2.3 服装制作

采用3D 打印技术处理的服装，其构件质地较硬，无法与人体实现良好的贴合，需要与传统面料进行结合，在保证服装产品科技感的基础上，提升3D 打印服装穿着舒适度。在本次设计中，服装采用的面料特点与花纹，能够与3D 打印材料、纹样保持一致；采用双层螺纹织物方式，具有良好的弹性，不仅能够与人体实现良好的贴合，同时具有充分的韧性，使得3D 打印服装不会出现变形问题；采用花纹设计感较好，底色和镂空的3D 打印衣片融合，立体造型能够透出底布的特点[4]。

3 3D 打印技术在服装设计中的应用问题与发展

通过上文的分析可以明确，3D 打印技术已经在服装设计领域取得较为广泛的应用，但是由于3D 打印技术的应用实践经验缺乏，与传统设计技术存在较大差异，当前在具体应用中还存在着一些问题，导致3D 打印技术的优势难以无法全面发挥。

3.1 3D 打印技术应用局限性分析

首先，发展3D 打印服装打印技术受到成本的限制，较高的成本使得3D 打印服装难以顺利浸入市场，尽管3D 打印技术已经可以在不同质感、不同材料的服装设计中应用，但是3D 打印服装的市场价格依然较高，使得3D 打印服装难以进入群众的生活，无法成为主流服饰。其次，3D 打印服装设计师与模型建造师难以对服装产品达到一致意见，所以要求3D 打印服装设计人员能够熟练地应用3D 打印技术以及相关建模技术，3D 打印服装的设计对于设计人员的专业技术能力具有更高的要求，当前大部分设计师都无法熟练应用3D 设计软件，需要较高的学习成本与时间，从而导致3D 打印技术难以在服装设计领域中普及，虽然3D 打印设备可以实现家用，设计师能够按照自身的想法完成服装设计，但是通常设计师无法自主建模，从而导致3D 打印技术的推广难度较高。最后，3D 打印服装与传统服饰的制作方式不同，3D 打印技术的三维扫描方式能够对高精度产品进行复制与打印，还能够没有误差地对服装进行打印，从而会导致服装设计版权受到侵害，在服装设计知识产权保护方面存在着一定局限性问题，容易引起知识产权纠纷问题[5]。

3.2 3D 打印技术在服装设计中的应用创新策略

虽然3D 打印技术在服装设计领域具有众多的优势，但是依然不可避免地存在着一些局限性问题，为了能够推动我国服装设计领域创新发展，需要明确3D 打印技术在服装设计领域中的发展性，具体包括如下几项优化措施：（1）3D 打印服装产品价格会随着技术的不断成熟而降低，从而逐渐被群众接受与认可，在基础生产设施与技术水平达到一定程度后，针对3D打印服装领域的投资会不断提升，从而形成3D 打印服装产业模式，3D 打印服装的生产成本自然就会降低，所以需要不断加强基础设施完善，并加强对投资的吸引，使得3D 打印服装的生产成本能够得到均摊，进而降低与优化3D 打印服装市场价格，使其达到群众可接受的价格范围内，是促进3D 打印服装行业发展的有效措施，在具有广阔市场消费空间的基础上，能够推动3D 打印服装产业发展。（2）在3D 打印技术日益成熟的形势下，3D 打印服装的虚拟试衣技术更加人性化，通过虚拟试穿技术能够实现3D 打印服装的网络化定制，符合当前服装行业网络化发展的趋势，通过虚拟机器人模型，能够为消费者提供虚拟试穿服务，从而能够按照消费者的自身需求，对3D 打印服装的细节进行优化，能够有效提升3D 打印服装市场竞争力，还能够降低传统服装领域中模型、仓储等环节的成本支出，进一步降低3D 打印服装的生产成本，能够按照消费者的身体特征，对3D 打印服装的具体细节进行优化，拉近3D 打印服装设计与消费者之间的距离，还能够提升沟通交流效率，使得3D打印服装的建模处理等难度不断降低，所以需要加强对虚拟试穿技术的研发与创新[6]。（3）需要做好3D 打印服装产品的产权保护工作，健全相关法律法规体系，保证3D 打印服装产品设计知识产权能够得到保护，从而能够激发设计人员积极性，在3D 打印服装领域形成以创新为推动力的发展模式，避免3D打印服装知识产权拥有者的合法权益受到侵害，需要在法律以及法规方面不断进行完善，确保3D 打印服装领域健康发展，避免抄袭、侵权等问题发生，引导3D 打印服装行业不断向前发展，需要相关部门以及管理人员做好基础性工作。

4 结束语

综上所述，本文简要阐述了3D 打印技术的基本内涵与应用现状，并结合具体实例对3D 打印技术的应用方式进行分析，最后总结了当前3D 打印技术在服装设计领域中应用存在问题，提出对应的解决措施，希望能够对我国服装设计人员起到一定的借鉴与帮助作用，不断提高3D 打印技术应用水平，推动设计理念创新。