１三维打印
除了以上所述的快速成型方法之外，以直接光成型、数码累积成型、三维焊接成型、气相沉积成型、全息干涉制造为标志的其他快速成型方法也在飞速发展，不同于车、铣、刨、磨、钻等传统的材料去除的加工方法，快速成型采用了材料叠加的增材制造方法，不仅能够使材料的利用率得到极大的提高、基本上不产生废弃物，而且更能适应复杂结构零件的制作，同时更有利于实现产品依据客户的具体要求而制造。
２快速成型技术及其在纺织服装制造中的应用前景分析
快速成型方法在改变了产品的传统制造方法，从而也将会带来制造业的一场变革。在传统的产品制造过程中，由于加工方法和加工机床的限制，需要将产品分成许多零件，然后通过装配将这些零件组成为具有特定功能的产品，因此装配占有十分重要的地位，装配的好坏，对产品的质量起着决定性的作用。而快速成型技术是根据零件的每层的截面情况进行材料堆积而层层叠加进行制造的，因此该技术将极大地减少产品中零件的数量，从而缩短甚至去除产品的装配过程和多道工序，实现从设计到产品的直接快速制造。近年来，随着快速成型技术的相对成熟，国内外已经开始了基于快速成型的免装配技术的研究，它利用快速原型技术来实现设计、加工和装配一体化，生产工艺无需装配，从而大大降低生产成本、有效提高工作效率［８］。由于传统的制造方法生产产品的过程中伴随着大量零件的装配，而零件直接的衔接处又是产品最容易产生破坏的环节，快速成型技术通过减少零件的数量和装配环节，从而倾向于提高产品的机械性能和延长产品的使用寿命。随着３Ｄ打印技术的不断发展，越来越多的产品能够使用３Ｄ打印技术来加工制造，而在巴黎时装周上亮相的３Ｄ打印服装预示着３Ｄ打印技术为服装制造业带来的改变。传统的服装制造要经历纺纱、织布、印染、裁剪、缝制等制造过程，而３Ｄ打印技术带来了令人难以置信的可能，精致的手工缝纫技术未来或许将被ＣＡＤ三维模型所取代，把设计完成的服装模型输入到３Ｄ打印机里就可以快速得到设计的衣物，这也许会是一个从纺织纤维直接到服装产品的过程。如果３Ｄ打印在服装制造中得到广泛的应用，那么它对传统服装制造业的改变是多方面的。
首先，从纺织纤维直接到服装产品的制造过程大大缩短了服装的生产周期，实现了从设计到产品的快速制造，传统的服装制造工艺和大量的产业工人将会被一台台３Ｄ打印机所取代；通过计算机技术在纺织服装领域从图案设计、款式设计到生产制造、产品销售的全过程的应用，有利于实现生产过程信息的协同和共享，提高纺织品设计和制造的数字化水平，使人工智能和自动化技术在生产过程中发挥更大的作用。同时消费者可以根据自己的喜好在计算机上设计服装的三维ＣＡＤ模型，或者在服装ＣＡＤ模型库里下载自己喜欢的服装模型，然后通过３Ｄ打印机生产所需要的服装，这将真正满足消费者的个性化需求、改变服装制造企业的大量产品积压在仓库的现状。此外，３Ｄ打印技术的几乎１００％的原料利用率和环保节能的特点将会在服装制造过程中得到突出的体现，３Ｄ打印制造服装的过程将不会产生布料的浪费，因为这个过程根本就没有布料，是从纺织纤维直接到服装产品的过程，同时纺织和印染过程中的高污染和高耗能的状况有望得到改善。然而３Ｄ打印技术要在服装制造业得到广泛的应用还需要更进一步的研究，这是由服装特殊的产品形态、所用原料、使用要求等鲜明的行业特点所决定的［９］。服装的原料包括天然纤维和化学纤维，通过将纤维制成纱线，再经机织或针织工艺制成面料，然后经过裁剪和缝制而成为服装。目前快速原型技术的原料主要为液态树脂、塑料、纸材、金属或陶瓷粉末、蜡、尼龙等，虽然尼龙可以作为纺织材料，且目前已经出现由快速成型技术制造的尼龙材料的泳衣［１０］，然而它的性能决定了由尼龙所成型的衣物的柔性较差，不能满足传统衣物柔软舒适的穿着要求，因此适用于３Ｄ打印的纺织新材料的开发和现有纺织纤维的熔解是该技术在服装制造业中得以广泛应用的关键，适用于３Ｄ打印的纺织新材料或者现有的纺织纤维既需要适合于３Ｄ打印耗材的熔解、成型的要求，又需要能够根据不同的颜色需要进行调配适当的染料，同时达到纺织品的相关标准，满足人们对服装的柔软和舒适的要求［９］。３Ｄ打印制造服装需要专用打印设备以满足服装对于柔性和致密性的要求，同时需要开发与服装设计相关并可用于３Ｄ设备输入的服装三维模型设计软件以及与之相配套的３Ｄ人体测量技术。在上述几种快速成型方法中，立体光固化快速成型过程中伴随着光聚合反应，这是树脂这类特殊材料所具有的特性，而层叠实体制造后处理过程需要手工清除多余的材料，较为费工耗时，对于纺织服装产品上的复杂的曲面结构，废料的剥离更为困难，不易于提高产品的生产效率和自动化水平；而且层叠实体制造出的产品在不同方向上的机械性能有显著的不同，更加限制了该成型方法在纺织服装产品上的应用，因此这两种快速成型技术很难在服装制造中得到应用。利用快速成型技术进行衣服的制作的可行技术主要为选择性激光烧结快速成型技术和熔融沉积快速成型技术，前者需要研制出能够进行选择性激光烧结的纺织材料粉末，或者使现有的纺织纤维适应于烧结成型，而熔融沉积快速成型过程与无纺布的制造过程相似，其关键在于寻找强度和手感均满足要求的可熔融处理的纺织丝材。由此可见，可应用于纺织品的快速成型材料是快速成型技术在纺织服装制造领域得以应用的关键。
３结语
快速成型技术自２０世纪８０年代后期以来得到了迅速的发展和广泛的应用，越来越多地受到各国政府和科研机构的重视并取得了卓有成效的成果，为制造业带来了全新的制造理念。它会不会取代传统制造业的加工模式，颠覆性改变制造业的生产方式。目前，快速成型技术尚处在发展阶段，许多关键技术和新材料的开发仍需要长久的深入研究，在诸多领域仍不能取代传统制造业的地位。快速原型技术有其先进的制造理念和全新的制造方法，然而传统的制造方式也有其优点，因此制造业未来的发展趋势是快速原型制造与传统制造相辅相成、相互补充与融合的过程，而不是快速原型技术完全取代传统的加工制造方式。
作者：马乾坤 裴泽光 陈革 骆祎岚 单位：东华大学 机械工程学院 纺织装备教育部工程研究中心
相关专题：金融风险的防范与化解 电商和传统商业
