4D打印技術打印出全球第一件“4D裙”

2015年11月2日 | 來源:輕工紡織服裝網  http://www.irockandcode.com 【打印】 【關閉】

中研普華報道

  盡管4D打印技術出現的時間還非常短,但這并不影響它的發展。美國麻省科技設計公司“NervousSystem”近日研發出一種利用4D打印技術,制造彈性貼身布料,并打印出了全球第一件“4D裙”(見下圖)。


  時裝產業具有悠久的歷史,尤其女裝,消費市場上幾乎從來不缺女裝,批量的、定制的,各種尺碼、各種款式,但這卻不能讓每一件衣服都能讓人穿的貼身、曲美。
  
  該裙子就解決了不合身的問題,并且會根據穿戴者的體型情況進行自我改變。更神奇的是還可以自動變化造型(見下圖),這或許正是女性衣柜里缺的那件衣服。而制作該裙子的布料纖維由2279個三角形和3316個連接點相扣而成,三角形與連接點之間的拉力,可隨人體形態變化,即使變胖或變瘦,4D裙也不會不合身。


  這條裙子在打印機內部所需要的空間比打印普通3D模型要大很多,但是技術人員仍然很完整的打印出了整條裙子。同時,研發人員還用4D打印技術打印出了一系列與這條裙子搭配的珠寶首飾,而這些首飾毫無疑問的也是可以根據人體結構而自動變形的(見下圖)。

  “NervousSystem”所采用的4D打印材料的原理在麻省理工的基礎上又有了新的突破,采用的是“選擇性激光燒結技術”,是利用激光束燒結尼龍粉末材料制造原型,激光束不會燒結三角形與連接點之間的粉末,未被燒結的粉末于打印后掉出來,形成環環相扣的纖維,每條裙需48小時制作,造價則達1900英鎊(約合人民幣18393元),而這價格絲毫不影響女性對它的親睞。
  
  這條通過4D打印技術打印的裙子,意味著3D打印物體的形狀能夠自動轉變成另一個形狀,能夠使設計者不需要手工勞動就能轉換成它最終的設計形式。為此,“NervousSystem”還專門研發了應用程式,讓用戶先對自己的身體進行3D掃描,再選擇布料尺碼和形狀,即時親手訂造獨一無二的4D裙。
  
  雖然我們很早就可以通過3D打印技術打印各部分零件,然后手動地把這些部件組裝在一起,創造一件大件的物體。然而,4D打印與眾不同之處是,打印好的物體能夠自動組裝或是轉變成預設的形狀。與麻省理工理解不同的是,他們把這一處理過程稱為“運動學”,與力學的其中一個分支相同的名字——也被稱為運動的幾何,它描述的是物體的運動而不是運動的原因。
  
  Rosenkrantz說:“我們認為‘運動學’最大的好處是它可以把任何的三維物體轉換為一個靈活的結構然后用來3D打印,公司通過計算機折疊程序可以把結構進一步壓縮。”
  
  為了制造出這些裙子,一個3D人體形態掃描儀必不可少,它是數字化服飾模型的基礎。通過選擇三角形的鉸鏈網狀結構,最終成品的硬度和狀態可以在這一階段進行控制,而這些材料下垂的模式會通過屏幕模擬出來。通過計算機模擬軟件,這一個數字化模型可以被折疊成一個更小的形狀,然后打印出來的是壓縮的形態。當人們把裙子從打印機上拿下來后,它就會自動恢復預設的形狀。
  
  Rosenkrantz說道:“壓縮設計不僅使得產品設計變得更容易,也能使運輸更方便。它大大地保證了靈活性衣服的創意得以實現,也可以使今天的小規模打印機進行大件結構物體的生產。”去年,NervousSystem應摩托羅拉公司的要求,開始研發這一“運動學”概念來定制4D打印的個性化產品。
  
  Kinematics能生成由10到1000個不同的零件組合成的設計,它們能連接構建成動態或機械的結構。比如打印一條裙子時,先是3D掃描顧客,接著作出裙子的草圖,然后在裙子上鑲嵌上花紋。下面就是生成Kinematics結構,模擬裙子的懸垂特色。最后將裙子壓縮,通過計算折疊,裙子比3D打印機還要大。還可以一次打印完一件,而不是分成不同的部分先打印再組合成一件產品。
  
  這些產品的價格根據不同的定制選擇會不一樣,只要顧客喜歡并定制好了某一個設計,就可以下訂單,然后NervousSystem就會把它生產出來。第二個免費程序可以讓用戶在NervousSystem的模板上試驗,再把成品在家里打印出來。Rosenkrantz和Louis-Rosenberg把這套理論進一步發展了,加入了把設計折疊成它能夠達到的最小的空間結構。
  
  4D打印的優點,一方面是能將形狀擠壓成它們最小的布局并3D打印出來,這樣將打印出來的產品將沒有冗余的東西;另外一方面是其打印的物體可以根據不同的需求進行自我變化,這些是3D打印無法比擬的。

  而4D打印在時裝領域的應用將改變當前服裝的格局,比如未來的時裝店將不再展示時裝,也不再需要庫存,而是一臺人體3D掃描儀加一臺專業設計模板的計算機加一面虛擬現實的鏡子,用戶可以根據自己的風格與偏好從計算機中選擇相應的模板,而這一模板可以是任意的風格,也可以是自己的照片,系統將自動設計并生成相應款式的時裝。
  
  借助于人體3D掃描儀,掃描人體尺寸,并由系統自動生成精準的模型,之后與所設計的時裝進行合并,消費者就能看到一種接近于真實的展示。借助于虛擬現實的鏡子,消費者可以對其進行任意角度的旋轉展示,并根據自己的意見對其進行調整與修改,最終生成消費者心目中的那件衣服。之后可以借助于云服務傳輸到打印地點進行時裝打印,也可以在配置了4D打印機的門店直接進行時裝打印。如此說來,4D打印將帶時裝進入真正的私人訂制時代。

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