3D 打印技术在服装设计中的应用与研究

张绮雯

（鲁迅美术学院，河南 信阳 464100）

关键字：3D 打印技术；服装设计；服装材料；设计创新

1 关于3D 打印技术

3D 打印技术是一项依托于对计算机的操作使材料连接或固化从而形成立体模型的技术，在20 世纪90 年代就已经被应用于工业领域，随着近些年的技术发展成熟，开始逐渐被世界所重点关注，其打印工艺之便捷，材料语言之丰富，这些特点使得3D 打印技术被创新应用至服装设计之中。

1.1 打印工艺

3D 打印技术的工艺有多种类型，目前应用较多的主要有三种，即熔融沉积快速成型技术、选择性激光烧结、光固化成型技术。以下进行工艺详细阐释；（1）熔融沉积快速成型技术(FDM)又被称之为熔丝沉积，它主要是运用挤压、喷射形式进行打印，通过高温使打印材料融化，利用精密的喷口喷出材料，将材料由下至上逐层堆砌从而创建出所需的立体模型，由于温度过高会使熔丝过软，需要在设计时考虑模型的结构以免在打印过程中模型难以成型，因工艺精度层面问题，这种工艺会使模型表面形成较为明显的错层条纹，但该工艺具有成本低廉和材料利用率高的优势特点；（2）选择性激光烧结（SLS）是将特制合成材料通过对计算机的操作，在激光的作用下烧结打印成型。这种工艺应用领域较多，可打印多种材质，如金属、陶瓷、塑料、纤维等，选择性激光烧结工艺其制作工艺流程简单，材料涉及广泛，因此备受设计师们的青睐，缺点是其设备价格较高且在打印过程中材料会散发较大气味；（3）光固化成型技术（SLA），这种打印工艺在打印过程中利用紫外线等光源进行固化成型处理，因其高超的光源固化原理，使得运用该工艺打印的立体模型的成型率和精度较比前两者打印工艺均有所提高，同时该工艺也可应用于复杂造型模型的生产。

1.2 打印材料

根据打印工艺的不同其所对应使用的材料也有所不同，在熔融沉积快速成型技术中常使用热塑性材料如ABS、PC、PLA 等，将其制成丝状以便于打印模型，这些材料拥有高强度的韧性和耐热性等特点。在选择性激光烧结中常使用金属、尼龙、石蜡、陶瓷粉末、树脂裹覆砂以及聚碳酸酯等原材料。光固化成型技术常使用乳白色或透明的光敏树脂材料，光固化工艺与光敏材料的结合使模型表面质感光滑，且细节精致。除以上材料外，3D 打印技术更有塑料、纤维纸、石膏粉末、复合材料等其他原材料的应用，这些材料的多样性也极大的丰富了3D 打印产品的多元化类型。

2 3D 打印技术在服装设计中的应用

2.1 新兴材料的应用

3D 打印技术在服装设计中赋予了服装材料全新的视觉表现力，较比传统服装设计所运用的材料而言，3D 打印技术中所运用的材料更是设计与科技的结合，3D 打印材料比传统服装面料更具表现性语言，新兴的材料也为服装设计师们提供了更多的发挥空间。[1~2]

以荷兰服装品牌艾里斯·范·荷本（Iris van Herpen）①为例，该品牌致力于服装材料上的革新应用，早在2010 年阿姆斯特丹的时装周上，艾里斯·范·荷本品牌运用3D 打印技术进行的服装设计，作品一经展出，便引来业界人士的关注，这也标志着3D 打印技术在服装设计领域应用的成功，此后在众多秀台之上均能看见该品牌运用3D打印技术所设计的服装。2013 年该品牌以“电压”为主题的春夏高级时装系列就完美的诠释了3D 打印材料语言魅力（图1），该系列运用了尼龙、纤维、ABS 以及光敏树脂等材料来表现自然界的水、风、雾、电等元素，尤其是在水元素的表达上，尼龙材料通过烧结工艺被打印在织物上，形成波光嶙峋的视觉效果，清透且折射光线的材料质地为服装增添了迷幻色彩，光敏材料同样发挥了巨大功用，使用该材料制作的水元素造型自然流动，精密度极高，其视觉效果宛如真实水流萦绕在服装之上。艾里斯·范·荷本品牌更是通过对材料和工艺的探索首次运用3D 技术制作立体印花裙子。由此可见3D 打印技术在服装设计中已经较为成熟，3D 打印技术的材料使服装设计从形式到结构再到材料语言形成了全新的张力与秩序。

图1 艾里斯·范·荷本 春夏高级时装系列

2.2 材质肌理的表达

运用3D 打印技术的服装其材质肌理与原材料的使用和打印工艺的实施有着较大关联，其材质肌理的表现主要可归纳为三类：（1）类脂化合物形成的肌理，这类肌理主要源于树脂、硅胶、纤维等材料。2013 年美国明星蒂塔·万提斯（Dita Von Teese）②在巴黎时装周上所穿着的礼服就是由这类材料打印而成，服装整体造形呈现出上紧下松结构，礼服带有弹性质感，材质表面带有磨砂的哑光质地，在服装的胸部与肩部区域有凸起的装饰点，礼服通体喷涂黑漆，单纯的色彩语言将观众视觉的焦点全部引导至材料肌理的表现上，如墨炭般的视觉肌理效果为礼服增添了神秘色彩。2018 年设计师（Julia Koerner）③运用仿生学原理通过3D 打印技术设计出的SETAE 夹克也有着超凡脱俗的魅力，她将蝴蝶翅膀元素融入服装设计之中，使用硅胶、树脂等材料打印在织物上，形成排列有序犹如动物鬃毛的肌理效果，从近处观看更有将动物表皮结构放大多倍的震撼之感。（2）金属材质肌理，金属材质（主要有不锈钢、银、铜等）作为非常规服装材料其多应用在服装的装饰部分，运用3D 打印技术所形成的金属装饰部件，其肌理呈现出光滑且硬朗的效果，如日本的中里唯马（Yuima Nakazato）④他擅长于将金属打印成各种形态运用至服装设计中，金属元素的应用使他的作品中常透露出“朋克”风格特点。（3）与有机材料结合而形成的材质肌理，这种肌理效果的形成是以皮革、棉麻等软织物为实施载体在其上进行的打印，如纽约的设计团队不三不四（Three As Four）⑤运用仿生学设计出的服装，通过模仿昆虫翅膀结构使用粉末硅胶等材料在织物上打印出的线条，带有强烈的动感视觉效果，被打印出的线条部分带有凹凸纹理，这种材质肌理犹如真实动物皮毛一般，其在服装上的表现进一步增加了观众的审美趣味。

2.3 造型形式的创新

服装造型作为服装设计中的重要表现部分，其形式语言的呈现能够深刻反映出设计师的设计思想，运用3D 打印技术使服装的造型有了空间立体化和视觉多元化的表现，3D 打印技术能够使设计师摆脱传统服装造型设计的束缚，以全新的设计构思对服装进行设计，其技术的实施更能够将设计思想最大程度实现，进而使作品独具创造性特点。[3~5]设计师加尼特·戈尔茨坦（Ganit Goldstein）⑥致力于发展“可穿戴”的3D 打印服装，她这一理念充分发挥了科技与生活相结合的功用价值，她的作品与人体工程学相契合，服装整体呈现出新颖的视觉效果，其3D 打印技术多以平面喷绘的形式呈现，使得其服装造型更适合日常穿着。相较于加尼特·戈尔茨坦（Ganit Goldstein）的作品，艾里斯·范·荷本（Iris van Herpen）的设计在造型形式上更具设计感和立体感，3D 打印技术发挥的作用也更加明显，艾里斯·范·荷本（Iris van Herpen）设计的服装多从自然界寻找设计灵感，作品多呈现出如梦如幻的视觉特征，设计师借助3D 打印技术实现了服装造型空间维度上的延伸，在 2019 春夏高定秀场上（图2），她运用立体的层次来表现服装的空间关系，丰富的层次和律动的线条显得服装颇具当代设计思想。她所设计类似骨骼结构的服装运用了合成聚合物进行打印，这一服装造型形式突破了传统服装设计方法，在视觉上充分表现了打印技术的艺术形式语言，为服装设计带来了全新的艺术表达。

图2 艾里斯·范·荷本 骨骼结构服装造型体现

2.4 服装配饰的应用

3D 打印技术在服装配饰中也有较多的应用，如美国鞋履品牌Feetz 就使用3D 打印技术，该品牌公司鞋履款式丰富，能够满足不同类型群体的需求，更是致力于打造私人定制款式，根据顾客需求的不同进而打印出适合顾客的鞋履，品牌在鞋底部分的设计是通过镂空形状的不同来调节鞋子的减震性能，从而提升鞋子的舒适度，值得学习的是该品牌所使用的3D 打印材料全部为环保材料，可进行生物降解和回收。在运动品牌阿迪达斯的运动鞋设计上也运用了几何镂空的鞋底设计，较比传统鞋履的设计，这种全新形式的加工技术提升了鞋履的功能性和美观性。英国Modeclix 项目⑦则重点研究3D 打印技术在织物中的运用，项目将高弹纤维和塑料纤维作为研究对象生产出了多款箱包，这些箱包因其材料的特殊性可将包身各个部分进行拆卸组合，从而形成全新的箱包款式。法国时尚品牌迪奥（Dior）⑧也使用激光固化工艺加光敏树脂材料进行了箱包的设计与打印，该品牌充分考虑了光敏树脂材料的成型特点并根据此特点打印出了马鞍包、托特包等箱包款式。在首饰设计中3D 打印技术也应用较广，3D 打印技术能够为首饰提供树脂、金属等多种材质，这些丰富的材质使首饰有了全新的材料语言，尤其是在当代首饰设计中3D 打印技术的表现更为精彩，设计师们通过珠宝CAD、ZB、犀牛等建模软件建立模型，运用打印技术与材料的结合从而制作出带有全新设计形式的当代首饰。如Invaerso⑨运用打印技术将金属粉末打印成戒托，经过执模等工序后再在戒托上镶嵌宝石，成品效果精美绝伦，同时3D 打印技术打印出的戒托能够有效缩短加工时长和减少材料成本。

3 3D 打印技术在服装设计中的优势与局限

3.1 优势分析

就目前情况来分析，3D 打印技术的发展已经相对成熟，其在服装设计领域的应用正处于上升阶段，3D 打印技术开始颠覆了传统服装加工工艺，进而将其转向数字化、科技化的生产环境之中，这主要是由于3D 打印技术拥有着其他工艺所不能比拟的技术优势。首先，在视觉效果呈现上，3D打印技术能够为服装设计带来新颖的视觉感受，它突破了服装设计在空间上的维度限制，打印材料能够使服装造型得以向周围空间延伸，同时还能够弥补手工制作上无法达到的效果，从而增加服装视觉上的审美体验。其次，3D 打印技术在服装制作过程中能够缩短制作周期，3D 打印技术依赖数字化设备，能够在短时间内制作出品质精良的服装成品。最后，运用3D 打印技术生产的服装成本较低，一方面是3D 打印技术减少了人工参与的环节，所以人工成本大大减低；另一方面是由于3D 打印材料如树脂、纤维等具有可回收利用的特点，这一特点也符合了当下绿色环保可持续发展设计理念。综上所述，3D 打印技术在服装设计中的应用凭借自身强有力的特点及优势能够越走越远。

3.2 局限性分析

3D 打印技术在服装设计中仍处于探索期，通过长时间的探索实践，可以总结出3D 打印技术的局限性主要在于两方面：一是在硬件设备上的局限。目前的设备条件难以达到大规模生产加工服装的目的，因此该技术并未真正的与日常生活紧密结合；二是在服装材料上的局限。较比传统服装中所使用的棉、麻、丝等，3D 打印技术所应用的是尼龙、树脂等材料，这些材料的弹性较差易引起穿着的不舒适，现有3D 打印技术又无法复刻打印传统服装的纤维面料，橡胶材质的打印能够满足材料的柔韧性，但打印成本又过高，这也是其无法普及至日常生活中的重要原因。

4 总结

3D 打印技术在服装设计领域中的应用为服装设计提供了全新的设计语言，也使得服装设计师有了全新的设计思路，3D 打印技术的加入改变了传统手工制作模式，将服装设计转向数字化生产，这一转变从根本上解决了消费者当下多元化的消费要求。在人均消费增长迅速的时代，3D 打印技术在服装设计中的应用契合人们对于服装审美形式和低价成本的需求，3D 打印技术的创新应用会使得服装设计呈现出繁荣发展的态势。

注释：

①艾里斯·范·荷本（Iris van Herpen），荷兰女装设计师，也指2007 年以她本名创立的品牌，简称（IVH）。

②蒂塔·万提斯（Dita Von Teese），1972 年9 月28 日生于美国密歇根州罗切斯特市，从事演员、模特等多个时尚事业。

③奥地利设计师（Julia Koerner），曾获得漫威电影《黑豹》奥斯卡服装奖。

④日本设计师中里唯马（Yuima Nakazato），1985 年生于东京。

⑤不三不四（Three As Four），曾用名（As Four），品牌名取自创建人之一盖比（Gabi AsFour）的姓。

⑥加尼特·戈尔茨坦（Ganit Goldstein），毕业于耶路撒冷比撒列艺术与设计学院（Bezalel Academy of Arts and design）时装设计专业。

⑦由英国赫特福德大学的建筑师（Shaun Borstrock）与著名3D 专家和设计师（Mark Bloomfield）携手合作开发的项目。

⑧克里斯汀·迪奥（Chrisitian Dior）简称迪奥（Dior 或CD），法国时尚消费品牌。

⑨罗马建筑师和产品设计师（Maria Clelia Scuteri）的3D打印首饰作品。