Печать одежды на 3D-принтере: большой обзор

Введение

Модные дизайнеры уже не первый год представляют одежду, обувь и аксессуары изготовленные на 3D-принтерах. Статья расскажет об истории 3D-печати в индустрии моды, преимуществах и недостатках нескольких подобных методов производства. А также будут рассмотрены примеры 3D-принтеров для печати одежды.

Содержание

• Введение
• Содержание
• История применения
• Преимущества 3D-печати
  • Отсутствие производственных отходов
  • Легкость утилизации
  • Кастомизация и демократизация дизайна
• Применяемые технологии
• Примеры применения
  • Применение 3D-печати модельерами
    • Danit Peleg
    • Julia Daviy
    • threeASFOUR
    • Iris van Herpen
    • KAZAN-DESIGN
  • Применение в серийном производстве
    • Endeer
    • Adidas
    • Nike
• Примеры принтеров для 3D-печати одежды
  • Stratasys Objet500 Connex3
  • Hercules Strong
  • Makerbot Replicator Z18
• Материалы для 3D-печати одежды
  • Мягкие и гибкие материалы
  • Сравнительные характеристики материалов на основе термопластов
• В заключение

История применения

В феврале 2013 года танцовщица Дита фон Тиз — «королева бурлеска» — посетила конференцию Ace Hotel в Нью-Йорке. В этот день ее появление производило вдвойне драматический эффект: на женщине было надето напечатанное на 3D-принтере черное нейлоновое платье, украшенное кристаллами Swarovski.

Источник: formakers.eu

3D-печатью платья занималась нью-йоркская компания Shapeways. В производстве использовался метод селективного лазерного спекания (SLS).

Источник: designapplause.com

Источник: madisonsinnovative.com

Платье, казалось, сидело на модели довольно естественно — такого эффекта удалось достичь благодаря почти 3 тысячам шарнирных соединений. Наряд, как утверждали свидетели, выглядел нереально.

Источник: gizmodo.com

«Другие кутюрье называют это жульничеством», — такой комментарий оставил тогда Франсис Битонти (нью-йоркский дизайнер, часто берущий технологические инновации на вооружение). Он занимался разработкой этого платья совместно с Майклом Шмидтом, создавшим наряды для многих звезд — Тины Тернер, Мадонны, Леди Гаги.

Источник: gizmodo.com

Платье было не очень удобным — модель испытывала трудности с тем, чтобы присесть. Для его создания потребовалось по отдельности напечатать 12 кусков. Затем их необходимо было вручную склеивать, красить в черный и украшать кристаллами (13 тысячами).

И все же, это был шаг вперед — попытки производства одежды на 3D-принтере в то время обычно сводились к печати громоздких «футляров», имевших лишь отдаленное внешнее сходство с привычными платьями. От малейшего неверного движения подобные изделия могли рассыпаться. Вариант, представленный Дитой фон Тиз, был создан по принципу кольчуги. Хоть наряд и сковывал движения, его можно было надевать и снимать обычным образом.

Источник: gizmodo.com

В 2019 году спектр вопросов, решаемых при 3D-печати одежды, значительно шире, чем в начале 2010. Это уже не столько хайп, сколько попытки предложить миру действительно удобные технологии.

Некоторые женщины теперь и сами рассматривают 3D-принтеры как альтернативу традиционному текстильному производству.

Источник: ted.com

«Сегодня у меня на печать одного платья уходит втрое меньше времени, чем 3 года назад», — рассказывает Данит Пелег, израильтянка, профессионально занимающаяся 3D-печатью одежды. С 2015 года она представляет свои платья, куртки и обувь, созданные таким образом.

Современные дизайнеры одежды используют 3D-принтеры не только ради реализации своих творческих замыслов, но и как средство для создания вещей повышенного уровня практичности. Так, Джулия Давий верит в идею биоразлагаемых материалов. 3D-печать она рассматривает также как способ сокращения производственных издержек. Габи Асфор экспериментирует с созданием особого вида «многомерных стретч-тканей».

Преимущества 3D-печати

Можно выделить как минимум 3 неоспоримых преимущества 3D-печати перед традиционными методами производства одежды:

1. Отсутствие производственных отходов.
2. Легкость утилизации отслуживших (или неактуальных) изделий.
3. Кастомизация и демократизация дизайна.

При развитии этой технологии в будущем также, вероятно, станут доступны:

• более практичные материалы с новыми свойствами (в том числе повышенной прочности);
• удешевление производственного процесса.

Отсутствие производственных отходов

Серьезная проблема современной швейной промышленности — высокий процент отходов (как среди текстильного материала, так и в готовой продукции). При 3D-печати производители одежды могут ограничиться лишь количеством материала, необходимым им для конечного результата.

Источник: commonobjective.co

Легкость утилизации

Одежда, созданная на 3D-принтере, может быть расщеплена на частицы, которые будут использованы для печати новой одежды. Необходимые для этого устройства существуют уже сегодня и помещаются в обычной комнате.

Кастомизация и демократизация дизайна

Каждому становится доступна возможность разработки собственных дизайнерских решений. В сочетании с развитием и удешевлением бытовых 3D-принтеров это в будущем может также привести к росту домашнего производства одежды.

Источник: Make Anything на YouTube

Применяемые технологии

Новички, стоящие перед выбором 3D-принтера сразу сталкиваются со сложной на первый взгляд задачей: разобраться в запутанных списках технологий печати и материалов.

Обилие акронимов (вроде FDM, SLS, DLP…) объясняется тем, что 3D-печать — это общий термин, который охватывает группу разных процессов.

Стандартом ISO / ASTM 52900, созданным в 2015 году, определено 7 категорий процессов аддитивного производства (суть, которого, как следует из названия, заключается в постепенном наращивании слоев материала в процессе создания изделия).

В эти 7 категорий вписывается более 10 технологий 3D-печати, применяемых сегодня. Ниже будут рассмотрены только те из них, которые используются для 3D-печати одежды.

Источник: https://hyperallergic.com/

Технологии 3D-печати, применяемые в производстве одежды:

• FDM (иногда FFF) — послойное наплавление. 3D-принтеры, работающие по этому принципу, являются едва ли не самым доступным способом 3D-печати. 
  • Точность: ±0,5 мм.
  • Материалы: термопласты (нейлон, поликарбонат (PC), полиэтилен, PLA, ABS, PET, TPU).
  • Преимущества:
    • гладкая поверхность;
    • полноцветная печать;
    • разнообразие материалов.
  • Недостатки:
    • хрупкость (невысокая устойчивость распечаток к механическим воздействиям);
    • для целей визуальной демонстрации распечаток этот метод иногда оказывается менее выгодным, чем SLA.
• SLS — селективное лазерное спекание. Метод подходит для производства механических частей.
  • Точность: ±0,3 мм.
  • Материалы: порошковые термопласты (Nylon 6, Nylon 11, Nylon 12).
  • Преимущества:
    • прочность (подходит для целей функционального применения);
    • подходит для сложной геометрии.
  • Недостатки:
    • длительное время печати;
    • для целей функционального применения распечаток этот метод иногда оказывается менее выгодным, чем FDM.
• SLA — стереолитография. Это одна из самых старых технологий 3D-печати.
  • Точность: ±0,15 мм.
  • Материалы: фотополимерные смолы (стандартные, литьевые, прозрачные, высокотемпературные).
  • Преимущества:
    • гладкая поверхность;
    • неплохой уровень детализации;
    • метод может оказаться самым выгодным, если целью печати является исключительно визуальная демонстрация (не требуется устойчивость распечаток к механическому воздействию).
  • Недостатки:
    • хрупкость (не подходит для производства механических частей).
• MJ (PolyJet) — струйное моделирование. Метод позволяет комбинировать материалы. В 3D-печати одежды PolyJet может использоваться для создания сложных орнаментов.
  • Точность: ±0,1 мм.
  • Материалы: фотополимерные смолы (стандартные, литьевые, прозрачные, высокотемпературные).
  • Преимущества:
    • очень гладкая поверхность;
    • полноцветная печать;
    • разнообразие материалов.
  • Недостатки:
    • хрупкость;
    • для целей визуальной демонстрации распечаток метод иногда оказывается менее выгодным, чем SLA.

Примеры применения

Применение 3D-печати модельерами

Danit Peleg

О Данит Пелег писали в Guardian, Wall Street Journal и Forbes. Она, как и вся ее команда, очарована идеей поиска новых материалов и исследования необычных техник производства одежды. Вместе они делают вклад в развитие экосистемы 3D-печати, продолжая изучать ее возможности.

На церемонии открытия паралимпийских игр 2016 года сноубордистка Эми Перди исполнила танец рядом с промышленным роботом KUKA. Девушка была облачена в разработанное и напечатанное Данит Пелег платье.

Источник: danitpeleg.com

Танец был посвящен исследованию отношений человечества и технологий — и наряды, напечатанные на настольных 3D-принтерах, прекрасно вписывались в эту концепцию.

Цель Данит Пелег — создание одежды, которую прежде всего удобно носить. Это качественно выделяет ее на фоне других дизайнеров. Данит заинтересовалась технологиями 3D-печати в конце 2014 года. Практически ничего не зная о них, она посвятила 9 месяцев исследованиям техник и материалов — и уже в 2015 представила свою первую коллекцию, созданную при помощи лишь домашних 3D-принтеров.

Источник: scad.edu

Так Данит описывает свои впечатления от применения технологий домашней 3D-печати: «Я наслаждалась тем, что действительно творю без посредников — могу создавать свои собственные материалы и разрабатывать дизайн одежды прямо из дома. Мне не нужно куда-то ехать и покупать то, что предлагают другие — все, что мне нужно, я создаю сама! Думаю, это только начало — развитие технологий приведет к тому, что мы все сможем печатать одежду прямо у себя дома.»

Источник: danitpeleg.com

Летом 2017 года Данит запустила на собственном сайте платформу, позволяющую посетителям заказывать кастомизированные куртки-бомберы из лимитированной серии, печатаемые по индивидуальным заказам (цена — $1500). Эта идея была реализована ею совместно с Gerber Technologies. На производство единицы товара уходит более 100 часов. Печать осуществляется в Испании, а сборка и отправка — в Тель-Авиве. Это первые в мире курточки подобного рода. В процессе их производства, как утверждается на сайте, не образуется отходов.

Источник: nypost.com

В работе Данит Пелег использует:

• домашние 3D-принтеры Makerbot, Prusa, Witbox и Witbox 2 от произоводителя BQ;
• материал FilaFlex. 

Julia Daviy

Источник: https://wtvox.com

Джулия Давий из Майами — дизайнер одежды, эколог и менеджер по экологически чистым технологиям. В применении 3D-печати она видит потенциал для снижения вреда, который наносится планете швейной промышленностью.

Джулия запустила свою линию одежды и сегодня на ее сайте можно заказать кастомизированные юбки из 100% перерабатываемых материалов на основе TPE. Одежда печатается на полноформатных 3D-принтерах с применением технологий FDM и SLA — и это процесс производства с «нулевыми отходами».

threeASFOUR

threeASFOUR — трио авангардистов, владеющих одноименным фэшн-лейблом. На New York Fashion Week в 2016 году в рамках коллекции Biomimicry ими были представлены платья Pangolin и Harmonograph, созданные в сотрудничестве с архитектором Тревисом Фитчем и производящей 3D-принтеры израильской компанией Stratasys.

Источник: wired.com

Для печати платьев использовался 3D-принтер Objet500 Connex3 и материалы Agilus30 и VeroBlack, разработанные в Stratasys.

Источник: https://stratasys.com

Материалы платьев могли растягиваться и сокращаться. С виду они напоминали искусственную кожу, но были не очень удобными из-за того, что прилипали к телу.

Iris van Herpen

Модельер Ирис ван Херпен

Нидерландка Ирис ван Херпен — дизайнер одежды — экспериментировала с технологиями 3D-печати еще в начале 2010-ых годов. Возможности 3D-принтеров того времени были весьма ограниченными по сравнению с тем, что доступно сегодня.

Спустя несколько лет в Maison des Métallos (это здание бывшей фабрики по производству музыкальных инструментов в Париже) проходил очередной модный показ, где Ирис продемонстрировала наряды, созданные с применением различных технологий аддитивного производства и голографических тканей.

Источник: niccolocasas на flickr.com

Напечатанная на 3D-принтерах одежда, представленная на показе 2016 года, — это два платья Magma, которые Ирис разрабатывала совместно с Никколо Казасом. В этих нарядах эластичные участки из TPU сочетаются с жесткими элементами из полиамида. Каждое из этих платьев — не просто динамическая комбинация «застывших» распечаток, а собранная вручную сбалансированная система эластичных и ригидных элементов, напечатанных на 3D-принтерах.

Источник: niccolocasas на flickr.com

В 2018 году в Ирис вновь представила наряды, выполненные с применением разнообразных цифровых технологий. На этот раз показ проходил в парижской галерее минералогии (Galerie de Minéralogie et de Géologie). Весенне-летняя коллекция состояла из 21 платья, для производства которых использовалась лазерная резка, параметрический дизайн и 3D-печать.

Источник: tudelft.nl

«Не забывайте, что природа создана с высочайшим уровнем изобретательности. Я полагаю, что мы, люди, еще и близко не подошли к тому, чтобы с ней соревноваться, — комментировала Ирис ван Херпен свой дизайн в интервью Vogue, — Люди почему-то считают, что природа проста, а технологии сложны. Но все наоборот: технологии — это просто, а природа куда сложнее».

Источник: futur404.com

Для 3D-печати платья Foliage использовалась технология PolyJet.

Эми Вернер из Vogue (журналистка, бравшая интервью у Ирис) тогда отметила, что «кажется, технологии 3D-печати достигли такой точности, что способны повторять формы человеческого тела».

KAZAN-DESIGN

Источник: 3DToday.ru

Дизайнеры Казанской студии архитектуры и дизайна KAZAN-DESIGN создали два полноразмерных 3D-печатных платья. Одна модель состояла из 112 деталей, не считая элементов крепления, также напечатанных на Геркулесе, вторая из 108. Образцы были показаны на форуме Hi-Future, который проходил в Казанском IT Park в сентябре 2016 года.

Детали печатались по технологии FDM на 3D-принтере Импринта Hercules Strong гибким пластиком Flex, что позволило сделать предметы одежды относительно мягкими и удобными.

Применение в серийном производстве

Endeer

Источник: indiegogo.com

Endeer — французский стартап, специализирующийся на производстве женского нижнего белья. За счет полученных в ходе краудфандинга средств было запущено производство SHAPE — безразмерного бра. В таком понятии, как размерный ряд, нет необходимости — одежда производится под индивидуальные параметры каждого покупателя. По данным соосновательниц стартапа — Клары и Матильды — 80% женщин носят бра, не подходящие им по форме или размеру. В Endeer свою продукцию успешно протестировали на 304 покупательницах в возрасте от 16 до 73 лет. Это пример того, как гипер-кастомизация, достигаемая при помощи 3D-печати, позволяет решать проблемы реального мира.

Adidas

Источник: freshnessmag.com

Первая массовая модель кроссовок от Adidas с напечатанными на 3D-принтере подошвами — Futurecraft 4D — была выпущена в конце 2016 года.

Nike

В Nike 3D-печать начали применять еще в начале 2010-ых, но до недавнего времени она использовалась только для прототипирования (технология SLS для моделей Vapor Laser Talon (2013), Shuttle (2014), Zoom Superfly Flyknit (2016)).

Весной 2018 года компания анонсировала выпуск кроссовок из напечатанного текстиля — специально разработанного материала, получившего название Flyprint.

Источник: nike.com

Zoom Vaporfly 4% — первые кроссовки от Nike с применением этого материала. Уже осенью 2018 года было объявлено о более широком выпуске обновленной модели — Zoom VaporFly Elite Flyprint 3D (она должна получиться на 11 грамм легче).

Источник: runnersworld.com

Примеры принтеров для 3D-печати одежды

Stratasys Objet500 Connex3

Источник: sys-uk.com

• Технология печати: PolyJet
• Разрешение (XY): 600 × 600 dpi
• Толщина слоя (Z): 16 мкм — для высокого качества, 30 мкм — для высокой скорости
• Материалы печати: твердые и непрозрачные: VeroPureWhite™, VeroWhitePlus™, VeroBlackPlus™, VeroGray™, VeroBlue™, VeroCyan™, VeroMagenta™, VeroYellow™; резиноподобные: Agilus30™, TangoPlus™, TangoBlackPlus™, TangoBlack™, TangoGray™; прозрачные: VeroClear™ и RGD720; имитация полипропилена: Rigur™ и Durus™; высокотемпературные; биосовместимые.
• Область печати: 490 × 390 × 200 мм

Hercules Strong

• Технология печати: FDM
• Толщина слоя (Z): от 20 мкм
• Точность позиционирования: 0,00125 мм
• Скорость печати: 100 мм/сек
• Скорость перемещения экструдера: до 150 мм/сек
• Производительность: 34-50 см3/ч
• Температура печатного стола: 125°C
• Температура экструдера: 280°C
• Материалы печати: ABS, PLA, HIPS, RUBBER, PCABS, PETG, CARBON, NYLON, POM, FLEX, ETERNAL, WOOD, PVA, PP, SBS, ASA
• Диаметр филамента: 1,75 мм
• Диаметр сопла, мм: 0,5 (опционально: 0,2; 0,3; 0,8; 1; 1,2)
• Область печати: 300х300х400 мм

Makerbot Replicator Z18

Источник: makerbot.com

• Технология печати: FDM
• Точность (XY): 11 мкм
• Точность (Z): 2,5 мкм
• Материалы печати: PLA и Tough PLA диаметром 1,75 мм
• Скорость печати: рекомендуемая — 50–80 мм/с
• Область печати: 300 × 305 × 457 мм

Материалы для 3D-печати одежды

Мягкие и гибкие материалы

Для производства одежды следует акцентировать внимание на материалах, обладающих повышенной эластичностью и мягкостью (в том числе для того, чтобы изделие не раздражало кожу во время носки).

Источник: vice.com

Мягкие и эластичные материалы для 3D-печати:

• TPE — термопластичные эластомеры. Материалы на их основе применяются там, где необходима мягкость и гибкость — например, в чехлах для телефонов.
  • Свойства:
    • ударопрочность (и устойчивость к вибрации);
    • противоскользящий материал;
    • устойчивость к сжатию;
    • гибкость.
  • Недостатки:
    • иногда оказывается «капризным» для печати;
    • гигроскопичность — неиспользованные запасы материала следует хранить в плотном контейнере в условиях низкой влажности.
• TPU — термопластичный полиуретан, подвид TPE. Их часто путают, но в области 3D-печати бо́льшую популярность набрал TPU — и как термин, и как материал. TPU чуть более твердый, чем TPE.

Источник: israel21c.org

FilaFlex от Recreus — марка популярного эластичного и гибкого материала на основе TPE. Применяется для производства одежды некоторыми дизайнерами (Данит Пелег печатает из него практически все свои коллекции). Эти материалы доступны в разных цветах.

Однако слово «flex» в названии материала не всегда означает, что он создан на основе TPE.

Сравнительные характеристики материалов на основе термопластов

Источник оригинальной иллюстрации: 3dhubs.com

В заключение

Еще 7–9 лет назад попытки применения 3D-печати для производства одежды могли вызвать легкое недоумение. Но похоже, что с каждым годом остается все меньше поводов игнорировать подобный тренд. Сегодня 3D-принтер можно приобрести по доступной цене и незамедлительно приступить к экспериментам, разместив оборудование прямо у себя дома. Доказательства тому — истории реальных людей, рассказанные в этой статье.