基于3D打印技术在服装设计课程中的创新实验研究

邢 颖 陈 晨 张志菊

（江苏工程职业技术学院，江苏 南通 226007）

3D打印技术目前已经在立体裁剪、服装设计、毕业设计课程中加以应用。服装设计专业的教育必须适应新技术新材料的发展而做出课程的调整，以培养更多的有创新创业精神的高素质人才。在传统服装设计、立体裁剪课程中引用3D打印技术，使用跨学科的教学模式，可鼓励学生从源头思考空间造型、材料和人体之间的关系，以改善传统立裁服装材料单一、创意不足、造型陈旧等状况。实际的教学效果也表明，这种教学模式可以打破传统服装设计的二维思维定势。

1 3D打印技术在服装设计课程教学开发中的构建

3D打印技术在服装业的运用日益广泛，但国内服装设计专业教学中却缺少相关的课程设置。我们把3D打印技术运用到创新的服装设计课程中，分为空间与造型、材料创新运用、个性化定制三个教学模块进行探讨。研究表明，这种跨学科教学模式有利于打破服装设计传统思维定式，培养学生的创新精神。3D打印技术是典型的颠覆性技术，是基于增材制造技术形成复杂的内部凹陷、中空、互锁或者大量规则细节的形状，可以获得传统裁剪方法所不能实现的服装造型和细节。在服装设计创新过程中利用3D打印技术，要求设计师有颠覆性的构思和立体造型意识，同时要具备跨学科的知识，融合服装设计、材料、工业设计、机械、仿生学、人工智能等多学科的知识才能深入学习。

2 3D打印教学模块和教学内容改革

基于上述考虑，我们在服装设计传统课程第四情境中引入了3D打印技术进行课程改革，以适应3D技术突飞猛进的形势。考虑的出发点是因为这时学生已掌握传统面料立体裁剪的基础技巧，而对新材料新技巧有学习的冲动。服装设计课程总课时为72学时，分为4个情境，课程教学模式结合第四情境（20课时）为设计和制作结合，动脑和动手结合，最后要求学生做出实物。情境四中服装创意产品设计调整为，模块A空间与造型模块，模块B材料创新运用模块，模块C个性化定制模块。如表1所示。

表1 服装设计课程改革情境四导入3D打印模块

3 教学模块和内容设置

3.1 模块A：空间与造型模块

模块培养学生三维想象力，了解空间结构形态和材料之间的关系。主要有：①硬性材料空间造型方法研究：尝试让学生利用木块、纸张、塑料、竹子、金属片等硬质材料进行服装造型，培养学生的三维空间想象能力。用立体构成的手法构思服装设计的局部造型和服饰搭配造型运用，在人台上进行实验性教学。如图1所示。②软性材料空间造型方法研究：学习利用软性材料诸如纸、可翻折的塑料等来进行空间造型，因其造型特点跟3D打印效果类似，造型快捷便利，也是学习3D打印技术很好的前期基础。参照Threeasfour2022秋冬的高级定制镂空设计融合夸张立体感造型以及特殊的纹理面料营造神秘视觉形象。如图2所示。

图1 硬性材料空间造型

图2 软性材料空间造型

3.2 模块B：材料创新运用教学模块

①3D打印材料选择。采用设备Ultimaker2高精度UM2结构Dreamaker双喷头双色打印机这样的小型桌面级光固化设备，运用成型耗材：PLA，ABS，HIPS，PVA，PE，PP，PETG，木屑，木质，碳纤维，尼龙，变色和渐变色，机器定位精度：XY轴：0.01mm，Z轴：0.0025mm。

②3D打印材料的应用。根据每种材料的硬度、光泽、成形特点都不同，要求学生熟知各种常见的3D打印材料及相对应的打印机。讲授FDM熔融沉积成形技术、SLS选择性激光烧结技术、SLA光固定立体成型技术这三种主要成形技术的原理，以及相对应的3D打印材料。③实践面料创新：用实物展示和参观设备的方法，让学生了解ABS、EP、PA、PLA、光敏树脂和金属粉末等3D打印材料的性能及其打印原理和相关打印设备，并掌握成品打印后基本的抛光打磨技巧。采用3D打印泡泡机、水晶、硅胶，或用3D打印出来的磨具进行倒模，形成不同的实验配方。将刺绣和3D打印笔结合，通过3D打印模拟针法轨迹，根据笔的温度创作面料小样，产生三维刺绣效果、空间轨迹效果。如图3所示。

图3 3D打印蜂窝、蜂巢组织

3.3 模块C：个性化定制教学模块

①3D打印服饰品造型研究。采用树脂、塑料、硅胶、尼龙、纤维等材料，3D打印材料适合打印小件的服饰产品，诸如项链、手环、耳环、鞋子、肩章、胸针、帽子等。学生通过特殊材质的肌理效果进行材质混搭，增强服装的亲和力和层次感。服饰品可以融入传统材料，达到不一样的视觉冲击效果。[1]如图4所示。②3D打印笔创意设计研究。主要有两大类：一种是熔融挤出式，一种是光固化式。结合课堂的教学案例，能够有效地挖掘3D打印技术和课程内容的有机结合，在教学设计的过程中为了给予学生们更多的灵感参考，可以多多鼓励学生们观察身边事物，合理地利用身边的资源。艺术本身就起源于不断的“模仿”和“游戏”过程。通过不断地实践操作，能够让学生们有效地掌握基础知识。同时课堂也是一个大型的信息交流和交互平台，学生们之间可以彼此观察和学习，充分利用学生自评和师生之间互评的多元化评价模式。③3D仿生创意设计研究。掌握空间造型、材料性能及计算机建模的知识，学生们可以进入下一个环节——创意发散与运用的学习。讲授现行3D打印服饰品的成功案例，讲授如何通过不规则曲面、螺旋环面、胞体进行服饰品设计，讲授莫比乌斯环、克莱因瓶这些突破3D界限、不分内外的结构，打破学生的思维定势。

图4 学生3D打印胸针设计

图5 3D打印笔打印学生作品参加2021上海时装周展演

4 3D打印研究实践成果

4.1 制作模型

课堂上应用3D打印设备模拟各种叠加材质效果，用计算机模拟三维效果使服装的分量感不断增加，并具有特殊的材料肌理效果与独特的材质表达。①3D打印FDM熔融成形技术应用：研究新材料应用，通过合理的设计、方法的优化、材料的合理搭配，达到理想的设计要求。②优化3D打印服饰材料性能：通过建模软件可以对设计目标进行结构的优化，改变原材料的物理性能，从而整体上改变材质的性能，达到新材料的效果。③新材料在3D打印服装上的应用与复合方法：研究进行单元体设计并且将其巧妙地打印出来后与服装合理巧妙地衔接在一起，研究如何能形成一个组合体。这一种成型的方式也是3D打印技术应用时经常会采用的产品创新设计手段，研究设计出契合人体需求的纺织服装产品。

4.2 现场实施

基于构建做中学充分调动学生的主观能动性，感受体验→技艺训练→探究学习→创新创作，文化传承与创新研究的主要内容：1、3D打印技术与纤维织物的有效结合。2、3D打印技术与组织结构的有效结合。3、3D打印技术与单元体设计的有效结合。在教学活动中，老师针对教学目标运用各种教学方式组织学生进行活动，借助小组合作的形式展开项目教学，带领学生在真实的情景中进行项目实践和头脑风暴后，充分发挥创意教学的作用，使课程对应文化、科学、技术、工程、数学、艺术等领域。

4.3 评估考核

采用过程考核与作品考核相结合的模式，结合自评、组员互评、师生互评等多种评价方式，使过程性考核贯穿整个教学过程，作品考核站在企业设计师和专业的角度进行商业评价，优秀作品与企业协同合作孵化产品可以参加创新创业大赛和文创设计大赛，为学生后续创业发展搭建平台。课程评估贯穿整个教学过程，每个模块结束后通过课程信息化平台参与问卷调查，针对教学效果和教学内容的反馈及时调整教学过程并对问题进行改进。

5 结语

3D打印服装设计能够有效实现个性化产品定制，而且在实际应用过程中能够很好地简化整个产品设计以及生产流程，从而让整个产品设计效率得到提升；能够有效缩短新产品的开发周期，而且能减少不必要的资金浪费；借助于数字模型软件进行产品设计与调整十分便利，能够将一些造型结构较为复杂的产品有效打印出来，同时也能有效借助网络实现信息资源共享。这种教学模式嵌入有助于开拓学生设计思路，增强学生的创新能力[2]。