基于增材制造技术的服饰发展分析

罗 密

江西服装学院 工程中心(中国)

随着新产业革命呼之欲出，增材制造技术将引领新产业革命的话题一遍又一遍被提及。增材制造技术自21世纪初开始迅速发展，并在全球范围内被各行业广泛应用。然而，增材制造技术在服装行业的应用并不成熟，尤其是在中国服装行业中的应用，相较于发达国家而言起步晚，目前较多的应用还停留在服饰配件等较小层面。荷兰设计师Iris van Herpen最早将增材制造技术引入服装设计领域，并通过多年的研究，成功将增材制造技术与服装设计融合。伊朗设计师Behnaz Farahi抛开以往对增材制造技术在服装外型设计方面的关注，转而研究增材制造技术在服装情感交互领域的功能设计，使增材制造技术在服装情感交互设计领域得以应用和发展。本文旨在通过对上述两位风格迥异的设计师作品中增材制造技术特点的应用分析，阐述增材制造技术在时尚产业领域的发展现状，剖析其优缺点，以促进智能服装面料的发展，为时尚产业中的科技发展提供参考。

1 增材制造技术

1.1 概念

增材制造技术的出现可追溯至19世纪中期，它的制造原理与传统的制造技术概念完全不同，产品直接通过材料添加塑造而成[1]。增材制造技术又称3D打印或快速成型技术，该技术具有环保、节能等诸多优点。20世纪末，随着激光烧结打印及光固化打印技术等增材制造核心技术被攻克及其相应方法的问世，增材制造技术进入全面发展阶段，并于2007年开始迈入高速发展阶段。目前，增材制造技术在各行各业都取得了一定的发展。其优点是抛去传统制造业中必须的开模、量产、仓储流通等环节，实现了产品的直接快速成型(图1)。此外，增材制造技术主要通过智能数码方式实现产品成型，其相比传统制造技术更简便，能更个性化且更科学地实现产品生产，因此该技术发展优势明显[2]。

图1 传统制造业与增材制造业生产环节对比

传统制造业：

1.2 增材制造技术在服装领域的发展

增材制造技术相较于传统制造技术虽有着诸多优点，但同时也存在发展瓶颈。在时尚产业领域，该技术的应用目前仍主要集中于服饰配件与珠宝首饰的设计等方面。因服装设计的人体工程学与舒适性方面的要求，增材制造技术在该领域的研发与应用大都停留在造型设计层面。随着各种新型打印材质与面料结构的研发，越来越多的打印面料结构得以创新设计和开发[3]。通过增材制造技术制得的服装面料，其在柔软性和弹性方面也取得了很大的突破。图2为以色列大学的毕业生Danit Peleg利用家用3D打印设备Witbox，结合Optitex软件设计并打印出的系列服装作品。为突破打印面料的延伸性，其原料选用了一种弹性非常好的新型聚氨酯——FilaFlex纤维。Danit Peleg的设计目的是获得柔软性、弹性和强度兼具的优质3D打印纺织品，其研究取得了阶段性成功。图3为英国赫特福德大学从传统针织面料组织结构中获取灵感，设计并推出的3D打印服装产品——MODECLIX项目产品。该项目的主要内容是探讨3D打印服装的可穿戴性。由于打印品模拟了传统针织物的线圈穿套结构，因此所得服装具有较好的柔软性与悬垂感。

图2 Danit Peleg设计和打印的系列服装作品

图3 MODECLIX 3D打印服装产品

通过上述案例可知，增材制造技术已在服装行业取得了一些成绩，服装行业从业者也正通过各自研究领域的努力，从材料、设备、设计方法、面料结构等方面努力研发新产品。总体而言，增材制造技术在服装行业的应用主要可分为外观设计与功能性设计两方面。

2 Iris van Herpen设计师作品分析

荷兰设计师Iris van Herpen出生于1984年，2007年创立其同名服装品牌。Iris van Herpen品牌的设计特点是结合传统的手工技艺与高科技技术，以视觉美感作为第一要素，注重新型面料的研发设计。2010年，Iris van Herpen品牌首次将增材制造技术引入时尚服饰领域，并获得全球性关注。十年来，设计师Iris van Herpen不断尝试应用各种增材制造方法和材料，创造出全新的设计风格，其增材制造技术的出色应用，常给人们带来耳目一新的视觉冲击。Iris van Herpen不同时期的作品充分反映了增材制造技术在服装设计领域的演化。

2.1 服饰作品分析

Iris van Herpen服装作品的主要特征如下：

——复合应用多种材料；

——注重非纺织材料的创意性应用；

——注重面料内部结构的表达，追求细节极致美；

——擅于跨学科、高科技含量技术的应用。

2010年，Iris van Herpen推出作品crystallization(表1)，这件服装整体采用聚酰胺纤维，通过增材制造技术(3D打印)制作而成。该作品是设计师与荷兰建筑事务所合作生产的，打印服装在造型呈现出大量的带有建筑风格的块状结构，极具未来风格与机械建筑美感。然而，由于这件服装在质感上更倾向于硬质雕塑，因此其不能称为真正意义上的服装，它的艺术价值高但服用性能较低[4]。2011年设计制作的骨骼3D打印裙，可谓Iris van Herpen最有名的作品之一。该3D打印裙采用白色合成聚合物经3D打印而成，整体造型仿造人体骨骼。相较于2010年的作品，就造型方面而言，设计师在这件服装的灵动性上进行了较大调整，其中，镂空技术的应用使整件作品看起来更轻盈和精致。同样于2011年推出的Escapism系列作品，则整体采用3D打印技术，强调不羁与叛逆以表现对现实生活的逃避[5]。该系列作品中白色蕾丝上衣的打印材料为丙烯酸，其已经具备普通织物的外形特征，褶皱弯曲的特性使之在外形上与普通纺织品类似。2013年推出的Wilderness Embodied作品和2014年推出的Biopirac作品，以及2015年推出的Magnetic Mtion作品则专注于材料弹性方面的探讨。2013年与2014年的仿皮草作品尽管在造型上相似，但因2014年的作品使用了Materialise公司开发的热塑性弹性材料——聚氨酯92A-1，使得服装的弹性在总体上有了很好的改善[6]。2015年，Iris van Herpen采用光固化快速成型技术，打印出的水晶裙如同液体一般贴体，面料高弹并且晶莹剔透，在3D打印服装作品中别具一格。2017—2019年，Iris van Herpen推出的作品中，复合型工艺特性(将增材制造技术与与其他工艺技术结合使用)愈加突出[7]。如，将增材制造技术与激光切割技术、热黏贴工艺等新型方法结合并创新应用。2019年，Iris van Herpen推出的Dichotomy作品，即综合使用了增材制造技术、激光切割技术及热黏合工艺，所得面料呈现出一种起伏律动感，产生了飘逸自然的波状纹理造型[8]。

表1 Iris van Herpen在2010—2019年设计制作的部分服装作品分析

2.2 作品趋势特性分析

由对前述服装作品的分析，可总结出Iris Van Herpen品牌在2010—2019年这10年中材料和技术的使用与演变过程。在增材制造技术应用初期(2010—2011年)，Iris Van Herpen品牌关注点主要在材料的造型优化方面，由块状向传统的纺织材料造型靠拢。2011—2015年，Iris Van Herpen品牌的关注点则在增材制造技术的灵活应用及该领域新型材料的探讨方面，主要追求服装弹性和舒适性的改善。2016—2019年，Iris Van Herpen的作品中，增材制造技术不再占主导地位，其着重点在于增材制造技术与其他科学技术的结合应用，即基于增材制造技术，为服装作品的设计持续发力。由此可见，尽管增材制造技术的研究热度和使用热度有所下降，但与此同时该技术也日渐成熟。目前，增材制造技术还不能完全代替传统的纺织技术，但该技术有在时尚领域沉淀为日常设计工具一部分的能力与潜力。

3 Behnaz Farahi设计师作品分析

伊朗建筑师Behnaz Farahi同样擅长增材制造技术的应用。与设计师Iris van Herpen利用增材制造技术在产品的外形方面不断探寻与创作不同，Behnaz Farahi的关注点及探索对象则为通过新技术实现着装人体与周围环境的情感互动[9]。其探索目标是模仿人类自然生态系统下的本能形态和原则，强调智能服装的仿生态行为，从而使服装与周围环境产生互动移情关系。Behnaz Farahi的作品涉及的功能性复杂而突出，其设计理念除社会互动性外，还包含情绪、情感及身体的感知。

2015年，Behnaz Farahi推出主题为“目光的爱抚”披肩式服饰(表2)。这件披肩在采用增材制造技术制备的面料中安装了若干个摄像头，用于对周围人目光的探测与收集(图像感知技术)，经由信息的传递，最后使服饰面料通过起伏律动进行信息反馈[10]。其效果是使服装与人体浑然成一体，如同人体的又一层肌肤。2016年，Behnaz Farahi设计的可穿戴头饰 “突触”，同样采用了增材制造技术(3D复合材料打印技术)，该设计的核心是柔韧性设计与智能收缩和延展设计。打印头盔能够探测到人体脑部活动神经的活动，再通过发光及结构收缩作出反应，实现情感反馈互动。该产品同样是设计师在探索3D打印复合材料功能方面的更多可能性。2019年，Behnaz Farahi推出“彩虹色”互动项圈作品，其设计原理与“目光的爱抚”类似，设计灵感来源于蜂鸟，造型也类似于鸟类的头颈部羽毛。该互动项圈中安置有多个摄像头及旋转阵列，对由摄像头收集的周围环境人物动作和表情数据给予反馈，信息反馈表现为领部色块的翻转变化。该设计相较于之前的作品，在外型与细节上，尤其是情绪互动的效果上更丰富、智能和美观。上述所有3D打印产品的研发与实现，均基于增材制造技术，产品的智能化水平与增材制造技术的发展息息相关。

表2 Behnaz Farahi近年作品分析一览表

4 设计师打印作品比较分析

科技的进步总是能为时尚界带来令人耳目一新的创新与设计。设计师Iris van Herpen擅长使用不同的打印设备在服装的质感、外型方面不断探索与研发，在服装的可穿戴性及成衣化方面不断演变与拓展；设计师Behnaz Farahi则利用增材制造技术强大的创意塑造性辅助其服饰上的交互性设计。自古以来，服装主要被用来遮羞蔽体，同时满足一定的审美。但随着社会的发展，新的设计认知带领人们重新定义服装的功能。人工智能终将带领人类步入一个新的全智能未来空间。服装若能够与人类一样可产生思考，或与人类一样实现情感感知并交流互动，未来世界的服装功能将会刷新其传统定义。

前文两种类型的服饰设计案例很好地说明了增材制造技术不仅可促使服装设计在外观造型上获得突破性进展，而且能够辅助智能互动型服装的设计，并且在该领域有着长足的发展空间。两位设计师分别基于增材制造技术，对服装的外型和功能进行深入探讨与研究，所得产品表现出很强的创新性与风格特征，但其都很难普及与商业化(表3)。增材制造技术在服装领域的应用优点突出，然而，其量产和普及仍存在一定的难度，原因在于：该技术工艺复杂，涉及的学科繁复，此外，复合型材料的使用也导致其制作难度加大，生产成本提高。因此，采用增材制造技术实现服装成品的商业化制作仍有一定的难度。

表3 Herpen与Behnaz Farahi的设计作品特点对比

在当代增材制造技术的支持下，智能情感交互技术在服装载体上的实现具有明显优势。首先，智能技术高速发展中，交互设计的载体通常为移动产品，如手机、汽车、家居设备等，而服装因其附着于人体的特性，无需额外配备，相较于其他电子产品而言有着无可比拟的便利性优势。其次，服装覆盖于皮肤表面，类似于人体的第二层肌肤，其表情语言更容易在视觉和心理上与人体产生融合，并且其情感表达更直观。

5 结语

对智能制造新素材的探索与创新是服装设计的核心与生命源泉，科学技术水平决定了智能面料的发展。增材制造技术作为第四次工业革命的强力主推技术，在服装设计领域有着非常广阔的发展前景。

Iris van Herpen的设计案例很好地展现了增材制造技术优异的造型能力与环保、节能等优点，但同时该技术也面临较多的问题，有待进一步优化和完善。如，目前增材制造技术还不能支撑服装的成衣化、普及化。所得面料的舒适性不够好、贴身效果欠佳，并且制作成本高等问题，是增材制造技术未来有待突破的发展瓶颈。智能交互式3D打印服饰设计有着非常广阔的发展空间，其具有突出的智能制造特性。基于增材制造技术的交互设计赋予服装更多功能上的可能性，充分证实服装不仅具有遮羞与美观的基本功能，还可实现无限的智能性。

增材制造技术在服饰设计领域不断发展与更新，通过新素材研发、新结构的突破等方式，不断改善与解决面料柔韧性、贴身性与美观性等问题。服装设计相关从业者们需站在更高的智能发展角度，赋予增材制造服装更多科技方面的可能性，同时，拓展该技术与其他领域的融合式设计与研究。增材制造服装不仅涉及服装设计领域，而且融合了材料学、机械学和人工智能学等多学科领域的知识。跨领域合作研发是增材制造领域服饰未来发展的趋势。

基金项目:江西省教育厅科学技术研究项目资助(GJJ191075)