3D打印在服裝領(lǐng)域中的運(yùn)用

黃李勇， 胡雨霞

（湖北工業(yè)大學(xué)，武漢 430074 ）

3D打印在服裝領(lǐng)域中的運(yùn)用

黃李勇， 胡雨霞

（湖北工業(yè)大學(xué)，武漢 430074 ）

文章主要論述了3D打印技術(shù)的特征，以及國(guó)內(nèi)外服裝設(shè)計(jì)師對(duì)3D打印技術(shù)的運(yùn)用、3D打印未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)和我國(guó)在政策上對(duì)3D打印的支持。3D打印技術(shù)從發(fā)明到投入市場(chǎng)僅僅35年時(shí)間，雖然發(fā)展迅速卻還未能普及，特別是在服裝領(lǐng)域的運(yùn)用還處于開(kāi)發(fā)階段，隨著我國(guó)對(duì)3D打印技術(shù)的開(kāi)發(fā)和研究逐步加深，3D打印必將在服裝以及其他生活領(lǐng)域遍地開(kāi)花，惠及廣大民眾。

3D打?。环b；設(shè)計(jì)師；服裝業(yè)

一、3D打印技術(shù)概述

隨著科技的發(fā)展，3D打印技術(shù)在制造業(yè)中發(fā)揮著無(wú)可替代作用，并成為其生產(chǎn)線上重要的一環(huán)。相比傳統(tǒng)工藝它的局限性更小，更加注重個(gè)性化的需求及解決建模帶來(lái)的問(wèn)題，使設(shè)計(jì)變得更簡(jiǎn)便快捷。3D打印技術(shù)被廣泛運(yùn)用于多個(gè)領(lǐng)域，在醫(yī)療、建筑、航天、模具等行業(yè)常常能看到他們的身影，并取得了輝煌的成績(jī)，只是這些在推動(dòng)3D打印在民間普及的作用不是很大，3D打印技影響越來(lái)越大，將其用于日常生活物品制造中，幾乎成為了所有人的共識(shí)。3D技術(shù)在世界范圍的服裝領(lǐng)域都有很大的發(fā)展，勢(shì)頭越來(lái)越好。

（一）3D打印技術(shù)的特點(diǎn)

3D打印不僅具有易于成型，操作便捷的特點(diǎn)，更在于它能制作三維立體的物品。它將平面的二維設(shè)計(jì)稿變成真實(shí)的三維立體產(chǎn)品，通過(guò)電腦運(yùn)用數(shù)字模型文件，將可黏合材料物粉末，層層疊加起來(lái)，經(jīng)過(guò)數(shù)道后期工藝，立體的三維物體被制造出來(lái)。

（二）3D打印技術(shù)的發(fā)展史

1984年，3D技術(shù)初現(xiàn)雛形，將數(shù)字資源打印成三維立體模型的技術(shù)被美國(guó)人發(fā)明并利用，3D概念由此誕生。最初，采用熱溶解技術(shù)，將熱塑性材料積壓成型,例如:蠟、PC、尼龍、ABS等都是最先運(yùn)用于3D打印實(shí)驗(yàn)的材料。而后工藝演變?yōu)橛眉す鈱⒉牧戏蹃?lái)烤結(jié)成形，金屬和陶瓷等材料首次被運(yùn)用與此技術(shù)中。1993年，麻省理工大學(xué)教授把陶瓷、金屬等材料變成粉末狀，并用粘接劑粘黏成形。兩年后，約束溶劑被噴灑到可粘結(jié)的材料粉末床，Jim Bredt和Tim Anderson這一創(chuàng)造性行為，為3D打印機(jī)的制造提供了可靠依據(jù)。1996年，第一臺(tái)“3D打印機(jī)”在美國(guó)成功上市，14年后，第一臺(tái)用3D打印的轎車制作完成，2011后年3D技術(shù)在時(shí)代的推動(dòng)下飛速發(fā)展，更小更輕便的機(jī)器被研發(fā)出來(lái)，能打印的東西也越來(lái)越多，無(wú)論工業(yè)零部件還是人體器官都能看到他的身影。

（三）3D打印技術(shù)的原理

3D打印技術(shù)看似復(fù)雜，實(shí)則簡(jiǎn)單，其主要技術(shù)原理是分層和疊加，即通過(guò)逐層分割模型后又層層疊加材料來(lái)實(shí)現(xiàn)建造模型。首先，通過(guò)CAD、犀牛等繪圖軟件將設(shè)計(jì)稿中的二維作品轉(zhuǎn)化為虛擬的三維模型，然后輸入到3D打印機(jī)中，打印機(jī)隨即將建好的虛擬3D模型進(jìn)行細(xì)密的分層處理，將其變成數(shù)層單獨(dú)的片狀物，當(dāng)軟件完成對(duì)模型的所有分層步驟后，就進(jìn)入了噴墨打印階段。打印過(guò)程并不復(fù)雜，大致分為兩個(gè)步驟，首先，粘性極強(qiáng)的膠水隨著打印機(jī)向指定的區(qū)域噴灑，緊接著，將松散的材料粉末均勻的噴灑在膠水層上，在膠水的粘黏下，材料粉末迅速成型，形成一片薄薄的材料。在這樣一層層材料疊加下，材料粉被慢慢黏結(jié)起來(lái)，變成最初的模型。最后對(duì)得到的初始模型進(jìn)行固化、剝離處理，修正其不足之處，從而最終得到人們理想的造型。

圖1 設(shè)計(jì)師Iris Ven Herpen的3D系列作品

圖2 3D 打印的“葉子”系列飾品

（四）3D打印技術(shù)的對(duì)對(duì)服裝設(shè)計(jì)的影響

從一定角度上來(lái)說(shuō)，3D技術(shù)運(yùn)用于服裝領(lǐng)域內(nèi)的設(shè)計(jì)是新時(shí)期提出的新的設(shè)計(jì)手段，對(duì)普通人來(lái)說(shuō)，它是經(jīng)過(guò)多年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、設(shè)計(jì)創(chuàng)新而總結(jié)出的新內(nèi)容。它由多種設(shè)計(jì)思想融匯而成，無(wú)論今后發(fā)展到何種地步都與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和方法有著密不可分的關(guān)聯(lián)，并具有豐富的內(nèi)涵與意義。

二、3D技術(shù)的在服裝設(shè)計(jì)中運(yùn)用

（一）西方設(shè)計(jì)師對(duì)3D技術(shù)的運(yùn)用

1.3 D打印技術(shù)在服裝設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

3D技術(shù)率先在國(guó)外的服裝設(shè)計(jì)師中運(yùn)用。Iris Ven Herpen是目前世界上3D打印服裝最出名的服裝品牌之一，2007年由著名荷蘭新銳設(shè)計(jì)師創(chuàng)立。最為引人矚目的當(dāng)屬“水花飛濺”的透明材質(zhì)禮服，細(xì)膩復(fù)雜而立體的類似人體骨骼的服飾和“獠牙利齒”獸牙高跟鞋（圖1），這些充滿藝術(shù)情調(diào)的作品讓人驚喜連連又嘆為觀止。

2.3 D打印技術(shù)在配飾設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

荷蘭發(fā)達(dá)的3D打印技術(shù)常年吸引著大批3D 打印技術(shù)玩家。Kyttanen 是其中最著名的3D打印制造者之一，他最先將3D打印技術(shù)投入到日常消費(fèi)產(chǎn)品制造中。

VANINA公司是黎巴嫩著名3D打印制造商，其2015年推出了由再生紙制造的珠寶系列，該系列名稱為“概念珠寶（Conceptual Jewellery）”。設(shè)計(jì)師將樹(shù)葉作為靈感來(lái)源，并從中提取了樹(shù)葉的天然形狀。他們先軟件制作出虛擬葉子的數(shù)字模型基礎(chǔ)，然后將膠粘劑和可再生紙等原材料放入機(jī)器，最終通過(guò)Mcor 3D打印機(jī)制作出來(lái)。（圖2）

（二）3D打印技術(shù)在國(guó)內(nèi)的運(yùn)用

1.3 D打印技術(shù)在服裝設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

國(guó)內(nèi)的服裝設(shè)計(jì)師如今也能熟練地運(yùn)用3D技術(shù)，在他們的設(shè)計(jì)中常常見(jiàn)到3D技術(shù)的身影，并將其設(shè)計(jì)作品推向世界。武漢紡織大學(xué)的黃李勇教師在2014年10月梅賽德斯奔馳中國(guó)國(guó)際時(shí)裝周上發(fā)布了個(gè)人服裝品牌（EXCHANGE YOUR MOOD）3D打印飾品（圖3），于2015年3月將3D打印的飾品在巴黎國(guó)際時(shí)裝周上展出，推出了3D打印的系列飾品，受到消費(fèi)者及業(yè)界人士的高度關(guān)注。

2.3 D打印技術(shù)對(duì)科研影響

隨著我國(guó)3D技術(shù)的發(fā)展，3D打印技術(shù)對(duì)我國(guó)的影響也在逐步加深。2013年，南京成立了中國(guó)第一家以3D打印為主的研究院：中國(guó)3D打印研究院，這預(yù)示著更多的高科技3D作品將會(huì)打上中國(guó)制造的標(biāo)簽；華中科技大學(xué)的META設(shè)計(jì)工作室也一直致力于設(shè)計(jì)，研發(fā)與制作更多新的3D產(chǎn)品；清華大學(xué)碩士于俊杰發(fā)表的課題，“3D打印技術(shù)在飾品設(shè)計(jì)中的美學(xué)探索”課題更是受到廣泛關(guān)注，相信中國(guó)未來(lái)會(huì)擁有越來(lái)越多的3D科研成果。

3.國(guó)家政策對(duì)3D打印技術(shù)的影響

在國(guó)家政策方面：2016年3月，北京召開(kāi)了全國(guó)增材制造標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)成立大會(huì)以及增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展座談會(huì)，預(yù)示著已經(jīng)將3D打印納入了國(guó)標(biāo)。2016年5月下旬，在北京人民大會(huì)堂連續(xù)召開(kāi)了中國(guó)科學(xué)院第十八次院士大會(huì)、全國(guó)科技創(chuàng)新大會(huì)和中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)第九次全國(guó)代表大會(huì)、中國(guó)工程院第十三次院士大會(huì)。據(jù)內(nèi)部消息透露，習(xí)主席特意在報(bào)告中提到了3D打印技術(shù)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展和前景，這雖然不是實(shí)質(zhì)性的內(nèi)容，我們也可以從中得到一種風(fēng)向，3D打印快速發(fā)展的時(shí)代要就來(lái)臨了。

三、3D技術(shù)在國(guó)內(nèi)外服裝市場(chǎng)中的運(yùn)用

一種技術(shù)的價(jià)值，并不是單純看它能不能產(chǎn)生漂亮的產(chǎn)品，更重要的是看它能不能為社會(huì)帶來(lái)利潤(rùn)，能不能造福廣大人民群眾。3D技術(shù)只有短短35年的歷史，卻發(fā)展迅速，廣泛的運(yùn)用到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，在服裝領(lǐng)域的運(yùn)用還沒(méi)有大面積展開(kāi)，但是已經(jīng)有一些公司開(kāi)始嘗試把3D技術(shù)在服裝領(lǐng)域向用戶推廣，并且獲得豐厚利潤(rùn)和社會(huì)的廣泛好評(píng)。

Janne Kyttanen創(chuàng)作了一系列免費(fèi)而新潮的坡跟女鞋3D模型數(shù)碼文件。用戶們可以3D System旗下的3D打印網(wǎng)站網(wǎng)上下載文件，勾選需要的鞋碼數(shù)，挑選他們喜歡的款式，調(diào)制中意的顏色，只需要6-7小時(shí)的制作時(shí)間，就能擁有跟電腦里一模一樣的定制高跟鞋！（圖4）

圖3 黃李勇設(shè)計(jì)的3D作品

圖4 Janne Kyttanen和他設(shè)計(jì)的3D鞋子

四、3D技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)

（一）3D技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

3D打印技術(shù)一個(gè)很大的優(yōu)勢(shì)就是直接將產(chǎn)品從計(jì)算機(jī)里搬出來(lái)，不需要其它的再加工，這就意味著可以將研發(fā)周期大大縮短，節(jié)約了大量生產(chǎn)成本。3D打印技術(shù)還有打印復(fù)雜結(jié)構(gòu)、突破設(shè)計(jì)上限、產(chǎn)品一體化成型等優(yōu)勢(shì)。

3D打印超強(qiáng)的可塑性使得它制造業(yè)中展現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢(shì)，傳統(tǒng)制造業(yè)無(wú)法解決的問(wèn)題，3D技術(shù)都能輕松解決，尤其是處理一些有大量曲面的零部件。例如加工一些復(fù)雜的幾何體模型，使用傳統(tǒng)機(jī)器制作，除了花費(fèi)時(shí)間更長(zhǎng)，還需要昂貴的5軸以上的加工軸心去制作。而對(duì)于3D打印而言，這種部件制作難度非常小，就如制作一個(gè)簡(jiǎn)易扳手那樣容易，并且制造的零件還有傳統(tǒng)零件無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)：合理的強(qiáng)度和極輕的重量。針對(duì)這一優(yōu)勢(shì)，我們不難看出，拓寬3D打印的范圍將是未來(lái)研發(fā)的重要趨勢(shì)。

（二）3D技術(shù)的劣勢(shì)

3D打印技術(shù)還具有超強(qiáng)的零件整合的功能。傳統(tǒng)制作過(guò)程中，由于技術(shù)的限制，往往需要將一個(gè)物品拆分成多個(gè)零碎的零件制作，尤其是那些內(nèi)部構(gòu)造特別雜亂的產(chǎn)品，比如液壓閥這類有溝道的零件，生產(chǎn)期耗時(shí)長(zhǎng)，且對(duì)組裝要求十分嚴(yán)格。多個(gè)零碎的零件能通過(guò)3D打印技術(shù)整合為一個(gè)部件，縮短了組裝速度，工廠的生產(chǎn)效率被大大提高。近年來(lái)，液壓缸液壓閥整合一體的液壓元件被液壓缸氣閥生產(chǎn)商MOOG公司研發(fā)出來(lái)，并投入使用，3D打印技術(shù)的超強(qiáng)整合性隊(duì)無(wú)疑為制造業(yè)投下一顆重磅炸彈，影響深遠(yuǎn)。

3D打印技術(shù)現(xiàn)階段急需要解決的是打印材料的單一化問(wèn)題。目前比較常見(jiàn)五種工藝有：3D打印工藝熔融沉積制造技術(shù)（FDM）、疊層實(shí)體制造技術(shù)（LOM）、光固化成型技術(shù)（SLA）、三維印刷成型技術(shù)（3DP）、選擇性激光燒結(jié)技術(shù)（SLS）。而其中最常見(jiàn)的則是FDM，這種工藝的可適用的材料最多，尤其是PLA使用很多，現(xiàn)在要研究怎么優(yōu)化工藝，用最精準(zhǔn)的材料，打印出最優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。3D打印技術(shù)的最大問(wèn)題是可打印材料的局限性太大，但現(xiàn)在不僅可以用陶瓷來(lái)打印，用金屬也可以，最近新聞上說(shuō)的最多的是金屬激光燒結(jié)3D打印技術(shù)。

五、小結(jié)

新銳設(shè)計(jì)師Janne Kyttanen對(duì)3D技術(shù)的未來(lái)發(fā)展有自己獨(dú)到的簡(jiǎn)介，他說(shuō)“未來(lái)，3D打印技術(shù)將隨處可見(jiàn)，成為日常生活的必須品，消費(fèi)者們足不出戶就能生產(chǎn)出自己需要的產(chǎn)品。而市場(chǎng)也會(huì)被3D技術(shù)激發(fā)出更多的活力，而如何研發(fā)更優(yōu)秀的設(shè)計(jì)模板供消費(fèi)者使用則是未來(lái)設(shè)計(jì)師應(yīng)該思考的問(wèn)題?！?/p>

正如他所言，各種產(chǎn)品制作過(guò)程變得越來(lái)越高效、制作周期更短，社會(huì)節(jié)奏加快，而人們會(huì)越來(lái)越多的將眼光投入到設(shè)計(jì)本體，而作為現(xiàn)代設(shè)計(jì)師更應(yīng)該開(kāi)始思考如何利用現(xiàn)代的高科技，將創(chuàng)意思維變成現(xiàn)實(shí)，唯有不斷改變才能創(chuàng)作出更好的作品。

[1] 劉美辰.3D打印與首飾設(shè)計(jì)關(guān)系研究[J].中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào), 2015（2）.

[2] 吳樹(shù)玉.3D打印首飾之藝術(shù)觀[J].寶石和寶石學(xué)，2015（9）.

[3] 李琳.3D打印技術(shù)在現(xiàn)代首飾設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].設(shè)計(jì) ,2014.（9）.

[4] 郭雪松.中西服飾審美文化溯源與比較[D]. 蘇州：蘇州大學(xué)，2009.10.

[5] [日]山本耀司.做衣服[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2014.5.

The Use of 3D Printing in the Field of Clothing

HUANG Li-yong, HU Yu-xia
( Hubei University of Technology, wuhan 430074, China )

This article mainly discusses the characteristics of 3 d printing, as well as fashion designers at home and abroad for the use of 3 d printing, 3D printing the future development trend and our countryon the policy support for 3 d printing. 3D printing technology is a relatively new technology, especially in the field of clothing is still in the development stage,along with the development and research of 3 d printing technology gradually deepened, 3D printing will be in the clothing and other areas of life everywhere blossom, benefit the general public.

3D printing technology; clothing; designer; garment industry

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1008-2832（2017）10-0092-03

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