基于3D打印技术的实验性服装设计研究

摘  要：分析实验性服装发展的多元化背景，对3D打印技术的发展及其在设计领域的应用进行了阐述，并对其优势进行了分析，进而从设计思路、流程等方面论述了基于3D打印技术的实验性服装设计的可行性。具体解析了设计要点，从而为3D打印技术在实验性服装设计的应用提供具有可操作性的思路和方法。

关键词：多元文化;3D打印;实验性服装设计;服装结构

传统的服装设计方法、制版及裁剪方式已经非常成熟，在批量化成衣的设计生产上具有相当的优势。但随着思想、文化和审美意识的广泛交融，人们已经不满足于既有的服装形式和大众化、同质化的审美倾向，因此设计师与企业竭力创造新的、具有广泛影响力、具有市场前景的形式要素和体系。以满足这种个性化、多元化的需求，而新型材料、成型方法以及新工艺的快速涌现，使这种探索性的创新具有了可实现性。实验性服装的前瞻性和概念性使其成为设计师探索未来服装发展可能性和趋势的有力工具，成为新形式、新材料、新工艺的粘合剂。

一、实验性服装发展的多元化背景

从广义上说，任何对于新的服装形式的探索和研究都是具有实验性的。实验性服装的设计初衷并不是为了满足基本的穿着、保暖乃至一般性的美化装饰目的，而是强调对于已有主流审美观点的突破、对新材料、新工艺应用的探索。在这一探索过程中，边界、原则和传统都可以被打破，甚至“错误”也会成为新的灵感来源。知名时装设计师J·W·Anderson在其设计作品中时常呈现这种“将错就错”的实验性。

一般而言，对于新形式、新风格的主动探索往往是基于物质丰富的大社会背景。物质基础的丰裕使消费者摆脱了基本生活需求的束缚，产生了更高层次的需求，从而在商业和设计层面刺激了创新。除此之外，文化与技术的发展也促进了实验性服装的探索。

（一）文化背景

1.文化的多元化与包容性是基础

当代是文化爆炸的时代，由于通讯技术的迅猛发展，原本以较为静态的形式存在于各地区的文化以极快的速度进行传播和交流。特别是经济发达地区，文化多元化显而易见，东京街头的新时尚可以在几小时内传遍全球。同时，当代社会对于不同文化有着较高的包容性，使人们对于价值、审美等有着多种解释和诉求。例如，中国人对于“奇装异服”的看法在短短的几十年内发生了巨大变化，由过去保守的抵触到如今宽容的接受和欣赏，这就为实验性服装的发展提供了空间和基础。

2.消费者的个性化需求是驱动

时尚不断地发生着变化，而且在每一季中，人们都会寄希望于设计师能对时尚轮回进行重新改造。由于这种追求新奇感的持续压力，设计师不得不对新的灵感及其在系列设计中的诠释方式进行更深层次的挖掘和更深入的探寻[1]。消费者在丰裕的物质生活条件之下会产生越来越强烈的个性化需求，越是经济发达的地区这一现象就越明显，这就促使设计师更加大胆地进行创意，不断突破现有形式的束缚。

3.设计师的跨界是引爆点

创新是设计师的本职工作，但在当今知识爆炸的大环境里，原发性的创新已经变得非常困难，且主要集中在基础科学、技术领域，設计师不得不通过多领域交叉、跨界来汲取新的知识，通过整合资源从而进行创新。在这一背景下，实验性服装也由于设计师进行大胆的跨界整合，得到了巨大的发展。参数化、拓扑等科学领域的概念被引入到时尚设计中，产生了意想不到的新效果、新体验。

（二）技术背景

1.成型工艺

裁剪是服装设计、制作过程中最为基本、传统的的方式，但随着新型成型工艺的出现，很多服装已经可以摆脱传统服装设计的思路了。例如，3D打印技术的引入，使设计师可以忽略掉省道、版型的限制，从新的形态角度更加自由地来思考设计方向。

2.新材料研发

对材料的不断实验为设计师提供源源不断的表现素材，带给设计师新鲜的设计灵感[2]。新材料的研发和问世，使设计师手中有了更多的选择：在材料性能方面，设计师通过运用可塑性更强的材料实现自己的设计意图，如著名设计师侯赛因·卡拉扬曾经设计过一系列能够改变形态的时装作品。在当时的技术条件下，这些作品的动态是依靠隐藏在服装内部的传动装置完成的，作品的体量不得不做得很大。而通过当今一些记忆材料的应用，设计师可以通过微弱的电信号控制材料本身的形态变化，作品的形态和体积不必受传统传动装置体量的影响。在视觉效果方面，目前很多新型材料可以进行定制化、小批量生产，通过多种材料与织物的结合，产生意想不到的独特效果。同时也有很多材料被跨界使用，以创造新的时尚潮流。例如，氯丁橡胶一直作为潜水材料使用，近些年来开始用于时尚设计领域，其特有的挺刮和柔软的特性使之成为设计师们的新宠，众多服装品牌将其运用于成衣制作中，凭借材料特性与新款式的巧妙结合产生了新颖的视觉效果。

二、3D打印技术的发展及在设计领域的应用优势

3D打印是基于数字模型的增材制造技术。自20世纪80年代中期以来，得到了快速的发展，主流的成型工艺大致可分为熔融沉积快速成型（FDM）、光固化成型（SLA）、三维粉末粘结（3DP）和选择性激光烧结（SLS）;材料种类也有相当程度的扩充，从较为传统的热塑性塑料到光敏树脂、金属、石膏乃至纸张、食物粉末等。由于技术发展和成本的降低，3D打印技术的应用领域也不断拓宽。目前在机械制造、产品开发、珠宝、汽车、航空航天、建筑、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、军工等领域都有所应用。

3D打印技术在设计领域具有无可比拟的应用优势，主要表现在以下几点：

（一）造型限制小

3D打印是非常灵活的增材制造方法，其成型的基本思路是空间中物料的堆叠增加，不必考虑常规制造方法的脱模、刀路等问题。因此任何特异的形态都可以直接进行打印成型，对于设计师而言，大大减少了工艺对创意的限制。

（二）试制成本低

3D打印是根据三维数字模型直接进行成型的，不需要依赖任何模具;同时，目前大部分常见的工业材料都可以通过3D打印机进行加工，且价格一直在下降，因此在试制过程中的成本是较低的。另外，由于3D打印技术的不断发展，打印的精度和速度也在不断提升，这对于设计师而言都是极具吸引力的。

（三）设计修改便捷

设计师在利用3D打印进行设计原型制作时，不需要掌握某种特定的手工工艺技巧，只需要学习如何进行三维建模以及使用3D打印设备，因此上手较为便捷。例如，对于非服装专业的设计师而言，他们无须受传统裁剪方式的制约导致很多创意性的设计思維无法得到实现，只需要在电脑软件上绘制出相应的设计构思，找到适合实现该服装的材质，并将后续工作交给专业的3D打印技术人员即可[3]。同时，在设计过程中，只需要改动三维数字模型，就可以实现对设计方案的最终修改。而建模软件也能提供多种模型检测方式，最大限度地帮助设计师避免实体成型的错误和纰漏，因此十分便捷。

（四）适应数字化时代的设计合作模式

设计师在利用3D打印技术进行设计时，利用CAD 软件把制造商品的组织机构形成数字，使用驱动设备对其进行制造加工将其生产为器件[4]。这就使设计师、生产商甚至消费者可以通过网络进行远程合作，大大提高了工作效率。

三、3D打印技术在实验性服装设计中的应用

由于在成型方面的诸多优势，3D打印技术越来越多地被设计师应用于设计实践和探索中。特别是在一些前卫艺术、设计领域，能够突破以往技术和成本的限制，制造出令人惊艳的视觉效果和前所未有的体验感。图1、图2、图3由荷兰设计师Iris Van Herpen设计的3D打印服装就充分体现了新技术应用于传统设计领域所产生的独特效果。

（一）3D打印技术在服装设计领域的应用现状

目前，3D打印技术在服装设计领域得到了一些应用。由于受到一般打印材料柔韧性和延展性的限制，较多地运用于鞋类、配饰等方面，在日常服装的设计、生产中还比较少。将3D 打印技术运用到服装设计中，更像是服装、建筑和产品三类设计元素的综合体[5]。另外，由于打印速度还没有突破瓶颈，材料成本相对于常见织物较高等原因，也使3D打印技术大批量应用于生产受到了限制。

但是3D打印技术在成型方面的限制极小，极大地解放了设计师的创造力。在常规面料及工艺背景下无法进行制作的服装形态，通过3D打印可以轻松得以实现，并且在设计思维上带来根本性的突破，甚至能够在服装的形式与独特的功能之间形成碰撞，产生新的灵感。例如，英国科学家Jun Kamei开发出一款3D打印的服装——Amphibio，由多孔疏水材料制成，可取代笨重的潜水服和氧气瓶，让穿着者直接从液体环境中过滤出氧气进行呼吸。由此可见，3D打印技术在实验性服装设计中具有极大的应用前景。

（二）基于3D打印技术的实验性服装设计思路及流程

传统的服装设计思路及流程是基于人体结构尺寸与织物面料的关系，及其相关成型工艺的。一般来说，在设计之初需要提出灵感来源，根据灵感来源进行市场调研，了解各种流行趋势、流行色彩、面料趋势。依据市场调研、灵感，以视觉的语言表现，绘制大量草图。通过分析结构设计的合理性，最终确定产品效果图，根据效果图拆解绘制款式图，制作样衣，模特试衣之后修正样衣。通过样衣进一步审查完善设计方案，绘制工业纸样，运用面料完成成衣制作。

实验性服装本身就是要对当下的设计思潮形成颠覆性的突破，尝试新材料的运用，孕育新的造型语言和风格。因此与传统服装设计思路不同的是，基于3D打印技术的实验性服装设计在概念阶段就要考虑服装材料的成型工艺以及由此带来的突破。例如，结构的创新、形式的创新、功能的创新等。具体的流程如下：

1.根据标准人台或实际人体尺寸在计算机中进行人体建模。

2.根据前期绘制的草图，按照设计中既定的服装结构，在电脑中以三维人体模型为基础进行建模，其中要特别注意受力结构的标注，以便于后续设计中相关部位的结构设计。

3.利用计算机建立的3D服装造型更具逻辑性和秩序性。3D技术打印的立体服装线条自然柔顺，曲率光滑连续[6]。实验性服装设计中，为了充分展现3D打印的技术特点以及考虑到实际穿着的需求，通常会采用具有一定规律的网格或骨格结构。这种结构是以单元结构构成的，因此设计师需要对单个的单元结构进行设计，并结合不同人体部位的活动需求来调整体量关系。

4.在3D打印的单元结构基础上，设计师要考虑其相互之间的连接方式以及材料，使之能够成为有机的一体。

（三）3D打印技术在实验性服装设计过程中的要点解析

3D打印技术应用于实验性创意服装尽管有着非常多的优势，但是由于技术固有的特性，使其在应用过程中存在着一些难点和重点，需要设计师着重考虑：

1.材料特性限制。在实验性服装设计中应用的3D打印材料通常是塑料或树脂。其材料具有一定的刚性，柔韧性和延展性通常较差，在穿着过程中容易发生断裂或阻碍穿着者的行动。因此一般不适合大面积的一体式结构，在解决此类问题时，采用多部件组合的方式可以有效地规避材料的限制，而且部件体量越小，服装整体的柔性也就越大，制作的复杂度也就越高。因此，设计师必须充分考虑这一问题，平衡材料限制、功能需求以及制作成本等要素之间的关系。

2.人体形态与服装造型的吻合。实验性服装不管在外部形态上如何夸张，内部仍然必须具备可以穿着的特性。如前文所述，3D打印材料通常不具备柔软贴合的特性，无法像织物一般与人体相吻合，因此在设计之初就必须考虑到打印的服装部件的形态和尺寸与人体形态的吻合度。例如，在肩部、腰腹部、肘膝部等较大的关节处，3D打印服装部件的设计需要体量小，且有灵活的连接方式，以便于穿着者的活动;而在背部、肢干等部位，则可考虑采用较大的打印部件。

3.建模软件及思路的配合。在一般的服装设计流程中，设计师主要依靠打板、裁剪等手段制作成衣。而在以3D打印为基础的实验性服装设计过程中，以上技能退居其次，设计师首要掌握的技能是三维建模，这就要求设计师对该类型软件能够达到熟练应用，如Rhino、ProE、3D Max等。除此之外，目前还有一些参数化设计的软件用以辅助批量化制作复杂的服装构件，如Grasshopper等。

四、结语

综上所述，实验性服装的发展是文化多元化背景下的必然产物，是设计师群体从流行文化角度对未来的展望和探索。3D打印作为一种新的手段和工具介入到实验性服装设计领域必将带来新的思路，成为设计师消减技术障碍、更快捷地达成设计预期的利器，并将科技、艺术与人类生活以一种更为灵活、多样、新颖的方式连接在一起。

参考文献：

[1]西弗瑞特.时装设计元素：调研与设计[M].袁燕，肖红，译. 北京：中国纺织出版社，2009.

[2]孟君.服装设计中的实验性表达[J].设计艺术研究，2017 （2）：88-92.

[3]上官丽婉.3D打印技术在服装创意设计中的艺术表达[J].艺术科技，2019 （11）：103-104.

[4]陈志椿.3D打印技术论述[J].信息系统工程，2018（10）：148-149.

[5]王思懿.基于FDM 3D打印的服装设计开发[J].染整技术，2018（12）：31-32+38.

[6]张婷婷，王宏付.3D打印服装的艺术美学特征及设计开发[J].服装学报，2018（3）：241-246.

作者简介：侯玉，南京艺术学院设计学院讲师。研究方向：服装设计。