摘 要：一體成型服裝比常規(guī)縫紉服裝更加舒適、美觀，且生產(chǎn)過(guò)程具有損耗少、效率高等特點(diǎn)，一直是服裝領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)?；仡櫫?種主要的一體成型技術(shù)在服裝生產(chǎn)中的應(yīng)用與發(fā)展歷程，從最早的模壓成型生產(chǎn)罩杯技術(shù)，到目前蓬勃發(fā)展的兩種針織技術(shù)（無(wú)縫內(nèi)衣和全成型毛針織），以及初見(jiàn)端倪的3D打印服裝技術(shù)。了解一體成型技術(shù)的起源與應(yīng)用現(xiàn)狀有助于推動(dòng)服裝設(shè)計(jì)創(chuàng)意與技術(shù)的融合，促進(jìn)服裝技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展和新技術(shù)在服裝設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，推動(dòng)未來(lái)服裝產(chǎn)業(yè)的變革。

關(guān)鍵詞：服裝;無(wú)縫技術(shù);模壓成型;針織;3D打印

中圖分類號(hào)：TS941.64

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1009-265X（2019）03-0056-06

Application and Development of Integrated MoldingTechnologies in Garment Production

LUO Xiaoju

（School of Design and Textiles， Jiaxing Vocational Technical College， Jiaxing 314001， China）

Abstract：Integrated molding garment is more comfortable and fashionable than conventional garment， and its production process is characterized by little loss and high efficiency. It has been a hot topic in the field of clothing research. The application and development history of four main integrated molding technologies were reviewed， ranging from early compression molding technology for cup production to two booming knitting technologies （seamless underwear and full molding wool knitting）， and the emerging 3D printing clothing technology. Understanding the origin and application status of integrated molding technologies contributes to promoting integration of garment design creativity and technology， facilitating innovative development of garment technology and application of new techniques in garment design， and driving the reform of garment industry in the future.

Key words：garment; seamless technology; compression molding; knitting; 3D printing

服裝在加工過(guò)程中需要進(jìn)行拼接縫合，拼接縫合不但消耗了材料資源，浪費(fèi)了時(shí)間，同時(shí)也會(huì)增加拼接處的硬度，對(duì)穿著后的行動(dòng)造成不便，對(duì)服裝美觀性也有所影響。“一體成型服裝”也叫“全成型服裝”，其生產(chǎn)采用低耗損或零耗損的方式拼接，一次性成型。設(shè)計(jì)者們僅需要在一體成型設(shè)備操控的電腦前，輕觸屏幕，設(shè)置技術(shù)參數(shù)，就可以制作出各式各樣的成衣，大大減少了裁剪縫合時(shí)間，節(jié)省了材料，有利于緩解服裝行業(yè)勞動(dòng)密集型企業(yè)的用工壓力。從消費(fèi)價(jià)值來(lái)看，無(wú)縫服裝在舒適性、無(wú)擠壓感、輕便、透氣、美觀性等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。目前，設(shè)計(jì)者們正在努力通過(guò)加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)設(shè)備的發(fā)明和新材料的應(yīng)用等方面來(lái)提升無(wú)縫服裝的時(shí)尚價(jià)值和商業(yè)價(jià)值[1-2]。

本文主要回顧4種一體成型技術(shù)在服裝生產(chǎn)中的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀，包括模壓成型制備罩杯技術(shù)，針織圓機(jī)制備無(wú)縫內(nèi)衣技術(shù)，電腦橫機(jī)制備全成型毛針織服裝技術(shù)，以及3D打印服裝技術(shù)，通過(guò)了解服裝技術(shù)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，促進(jìn)服裝產(chǎn)品的科技創(chuàng)新。

1 模壓成型罩杯

采用模壓成型技術(shù)可以把平面的坯布制成具有立體效果的罩杯。該技術(shù)起源于美國(guó)，最早可以追溯到1887年，在醋酸纖維發(fā)明前，大多數(shù)的成型都是在熱固型材料上進(jìn)行的。因此，該技術(shù)是一種將高分子材料在模具內(nèi)加熱、加壓的成型技術(shù)，形成的罩杯成為一體結(jié)構(gòu)，避免了拼接問(wèn)題，光滑、無(wú)縫的罩杯形態(tài)避免剖縫結(jié)構(gòu)對(duì)杯體產(chǎn)生的壓力，具有更良好的穿著舒適性。1949年，Bihaly[3]在專利中公開(kāi)了一種利用熱塑性醋酸纖維與非熱塑性紗組合制作罩杯的成型方法，被稱為Bihaly專利。隨后，Shearer[4]也做了類似的罩杯成型研究，比Bihaly專利在成型過(guò)程更自動(dòng)化。1963年，美國(guó)專利中首次報(bào)道了用蕾絲面料裝飾的模壓一體成型文胸[5]，標(biāo)志著模壓罩杯技術(shù)的成熟。

國(guó)內(nèi)對(duì)模壓成型罩杯研究的起步較晚，始于20世紀(jì)90年代。近十年才開(kāi)始對(duì)模壓成型罩杯進(jìn)行深入研究，在成型效果、水洗效果等性能方面進(jìn)行改進(jìn)，包括襯墊材料[6]，生產(chǎn)工藝[7]，模壓罩杯的性能[8-9]的全面研究，使罩杯的模壓成型技術(shù)日趨成熟。

模壓成型罩杯技術(shù)如圖1，目前襯墊材料使用的主要是聚氨酯泡沫，其成型裝備和成型示意圖如圖1（a）、圖1（b）所示，將聚氨酯發(fā)泡板置于固定的母模頭上，在溫控器的控制下，將模具頭加熱到預(yù)定的溫度，然后通過(guò)壓縮空氣垂直壓下公模具頭，成型后自動(dòng)釋放。

這種模壓成型方法直接由模具尺寸和形態(tài)來(lái)生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高。該技術(shù)的關(guān)鍵是控制模壓成型參數(shù)，Wu等[10]采用反應(yīng)曲面分析法（RSM）分析成型因素對(duì)模壓罩杯形狀的影響，并且得到了一個(gè)二次多項(xiàng)式預(yù)測(cè)模型。

Y=β0+∑βiXi+∑βiiX2i+∑βijXiXj+ε

式中：Y為響應(yīng)結(jié)果（這里為設(shè)計(jì)形狀與實(shí)際成型的一致率），β為擬合系數(shù)，X為影響因素（成型溫度、時(shí)間和模頭尺寸大小），ε擬合誤差。

通過(guò)該模型預(yù)測(cè)得到，在溫度200 ℃，模壓時(shí)間140 s，36C模頭的成型一致率最高，達(dá)到83%。另外，徐瑤瑤等[11]采用三維掃描儀獲取模杯的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，用逆向工程軟件進(jìn)行實(shí)體模型構(gòu)建，獲得控制文胸模杯曲面形態(tài)的特征曲線，實(shí)現(xiàn)模杯的直接設(shè)計(jì)。隨著女性對(duì)曲線美與舒服性要求的提高，基于精確模杯曲面形態(tài)特征的提取和重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化模杯定制具有廣闊的市場(chǎng)前景。

2 圓機(jī)制備無(wú)縫內(nèi)衣

無(wú)縫內(nèi)衣技術(shù)主要指采用最小的接縫數(shù)量，頸、腰、臀等部位無(wú)需接縫一次成型，胸部、腰部、肩部的余量通過(guò)添加不同的組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行消除。該技術(shù)源自襪機(jī)，早在1978年，Johnson[12]在專利中描述了一種用圓襪機(jī)制造無(wú)縫內(nèi)褲的方法，該內(nèi)褲由橫、縱向交錯(cuò)編織的前后兩幅片組成，后片縱向較長(zhǎng)，且比前片更厚實(shí)，前后幅片中間由回旋編織的褲襠閉合，縱向延伸的布邊與襪翻口形成腿部開(kāi)口。1984年，意大利勝歌（Sangiacomo）公司申請(qǐng)了一項(xiàng)無(wú)縫內(nèi)衣針織機(jī)的專利，并與一家以色列公司合作制造了無(wú)縫內(nèi)衣針織機(jī)的樣機(jī)[13]。該公司2004年加入Lonita公司[14]，目前主要機(jī)型為JUMBO型單針筒無(wú)縫成形針織機(jī)，可根據(jù)不同的原料編制單層和雙層的腰邊，可生產(chǎn)同一線圈中橫列中多個(gè)顏色提花和底色組織。1988年，Lonita公司發(fā)明了第一臺(tái)無(wú)縫針織機(jī)，當(dāng)時(shí)圣東尼（Santoni）就是Lonita公司無(wú)縫針織機(jī)研發(fā)小組的研發(fā)者和負(fù)責(zé)人。至今，他們依然是無(wú)縫針織機(jī)器的領(lǐng)跑者，圣東尼擁有最寬的8路到12路的無(wú)縫全成型機(jī)型[15]，其中Top2 Fast是其最新的一款高速單面電子提花針織圓機(jī)，具有8路喂紗系統(tǒng)，每路2只16級(jí)選針器，每?jī)芍贿x針器控制1路喂紗系統(tǒng)，成圈三角由步進(jìn)馬達(dá)控制，可在程序指令下自動(dòng)調(diào)節(jié)線圈密度。具備3功位或者二功位+1個(gè)色紗編制技術(shù)，可編織平針、提花、浮線、集圈、假羅紋、吊針、浮線添紗花型及橡筋襯墊等組織。哈夫盤(pán)上的哈夫針可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)扎口，高錘沉降片在程序指令下可實(shí)現(xiàn)面料局部毛巾組織的編織。程序控制無(wú)級(jí)變速，可在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)中隨意設(shè)定轉(zhuǎn)速。該設(shè)備不僅可用于生產(chǎn)內(nèi)衣、運(yùn)動(dòng)裝，還能生產(chǎn)針織外套，圖2為圣東尼Top2 Fast無(wú)縫針織圓機(jī)及其產(chǎn)品，代表著目前無(wú)縫針織圓機(jī)領(lǐng)域的最先進(jìn)技術(shù)。另外還有一家德國(guó)Merz公司，也是作為無(wú)縫技術(shù)設(shè)備的主要生產(chǎn)商之一，但其布局重點(diǎn)在醫(yī)用無(wú)縫針織領(lǐng)域[16]，在服裝領(lǐng)域的普及度遠(yuǎn)不及圣東尼，主要的機(jī)型為CC4Ⅱ-8型，8路，筒徑范圍25.4～43.18 cm（10～17英寸），獨(dú)立選針，全3功位編織技術(shù)，具備移圈功能，可用來(lái)生產(chǎn)雙面折口、彈力折口，以及網(wǎng)眼、皺褶和加固組織等。

目前在無(wú)縫硬件設(shè)備基本成熟的情況下，其發(fā)展研究主要集中在“軟件”上，軟件主要指款型和組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面[17]。朱文俊等[18]介紹了單面無(wú)縫內(nèi)衣組織結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，并以具體花型為例，說(shuō)明了無(wú)縫內(nèi)衣的編織工藝。金子敏等[19-20]對(duì)男女無(wú)縫內(nèi)衣的壓力舒適性分別進(jìn)行了研究。王迪等[21]通過(guò)二維與三維相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法，建立了用于緯編無(wú)縫內(nèi)衣生產(chǎn)的原型紙樣的研究。未來(lái)，款式和舒適依然是無(wú)縫內(nèi)衣追求的主要方向，在特定無(wú)縫機(jī)型下，款式的創(chuàng)新主要由原料和組織結(jié)構(gòu)變化來(lái)實(shí)現(xiàn)，因而可更多地關(guān)注原料、組織結(jié)構(gòu)、版型和舒適性之間的相關(guān)性研究。

3 全成型電腦橫機(jī)

手工編織毛衣應(yīng)該是最早的無(wú)縫服裝[22]，由于手工效率低，現(xiàn)已基本被電腦橫機(jī)取代。1991年，Spencer[23]首先公開(kāi)了用四針床橫機(jī)舌針緯編編織一體服裝的方法，生產(chǎn)過(guò)程不需任何縫合，由兩針床分別編制身體和袖子的前片和后片，另外兩針床用于翻針移圈實(shí)現(xiàn)整體編織服裝。而Spencer[24]提出了用傳統(tǒng)兩針床橫機(jī)舌針編織整體服裝的方法，首先，同時(shí)編織袖子和身體到袖孔部分，然后將這兩部分連接，最后編織剩余身體部分從而完成整件服裝。Yu等[25]討論了三維針織橫機(jī)生產(chǎn)不同層次的三維織物，通過(guò)毛衫針腳、管子和盒子制作帶不同立體針織效果的無(wú)縫羊毛衫。

目前在全成型服裝設(shè)備領(lǐng)域，主要為德國(guó)的斯托爾（Stoll）公司和日本島精（Shima Seiki）公司。斯托爾公司成立于1873年，它先后發(fā)明了世界上第一臺(tái)可雙反面組織編織的手搖橫機(jī)和電腦橫機(jī)，如今，已實(shí)現(xiàn)了無(wú)縫服裝的一次性成型制作，斯托爾稱這種技術(shù)為“織可穿”。目前，公司織可穿共有5種機(jī)型，分別為CMS 530 HP，CMS 730 T，CMS 822 HP，CMS 830 S，CMS 830 C。以上機(jī)器均配有起針梳和切夾紗裝置，部分型號(hào)配備有一些特殊裝置，如：壓腳、長(zhǎng)閉彈簧式沉降片、二次線圈調(diào)整、馬達(dá)控制的線圈預(yù)備三角及電磁夾紗裝置等。其中CMS 530 HP是小尺碼編織機(jī)型，工作寬度為127 cm，適用于編織織可穿嬰兒裝、童裝及附件配飾。CMS 730T型是唯一可配備2個(gè)輔助針床，工作寬度183 cm，機(jī)號(hào)E6.2到E7.2，可編織12到14針的平針無(wú)縫織物。CMS 822HP配備有4個(gè)系統(tǒng)，工作寬度213 cm，在合機(jī)頭的情況下可高效編織超大尺寸的織可穿織物。CMS 830S的工作寬度可218 cm，使得生產(chǎn)織可穿產(chǎn)品最優(yōu)化，可織特大號(hào)服裝。CMS 830C配備有3個(gè)系統(tǒng)，工作寬度213 cm，機(jī)號(hào)E 2，5.2，尤其適合超粗針距的縫織物的生產(chǎn)，紗線消耗量低，產(chǎn)量高，可生產(chǎn)超大尺寸織物。

日本島精公司成立于1937年，在制造輕質(zhì)服裝尤其在舒適無(wú)縫服裝領(lǐng)域成績(jī)顯著[26-27]，比如早期的swg-v和swg-x系列整體電腦橫機(jī)，就能編織一件有連續(xù)圖案的毛衣[28]。今天，該公司提供了一系列更先進(jìn)的自動(dòng)針織機(jī)，可編織所有類型和風(fēng)格的無(wú)縫手套和襪子，以及全成型的服裝。該公司的全成型橫機(jī)命名為“WHOLEGARMENT”，配備獨(dú)家研發(fā)的SlideNeedle全成型針，可生產(chǎn)各種各樣的產(chǎn)品。目前最先進(jìn)的MACH系列，共有MACH2XS、MACH2X、MACH2S3種型號(hào)，MACH2XS在以往的V型針床上增加2張針床，并配備了R2CARRIAGE急速回轉(zhuǎn)機(jī)頭系統(tǒng)和彈簧式可動(dòng)式沉降片，加快了每行的機(jī)頭回轉(zhuǎn)速度，更容易編織復(fù)雜的組織。采用i-DSCS+DTC智能型數(shù)控紗環(huán)系統(tǒng)+能動(dòng)張力控制裝置可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)需要進(jìn)行送紗及返紗（收回多余紗線）。對(duì)于通常編織比較困難的彈性紗，花色紗，大肚紗以及脆弱易斷的高級(jí)羊絨等也可以實(shí)現(xiàn)高速編織，從而進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，改善產(chǎn)品質(zhì)量。MACH2X和MACH2S是MACH2XS的精簡(jiǎn)品種，MACH2XS沒(méi)有彈簧式可動(dòng)式沉降片，MACH2S是MACH系列里最經(jīng)濟(jì)的一臺(tái)，但同樣支持廣泛的生產(chǎn)樣式，可使用所有織針編織8～16針產(chǎn)品，也可使用隔針生產(chǎn)全成型產(chǎn)品。圖3為采用島精橫機(jī)制備的全成型服裝，不僅能生產(chǎn)傳統(tǒng)的全成型毛衣如圖3（a），還可以生產(chǎn)休閑類西服如圖3（b），未來(lái)的市場(chǎng)前景極其廣闊。

4 3D打印服裝技術(shù)

1984年，美國(guó)專利公開(kāi)了一種3D服裝成型方法[29]。在這種方法中，衣服和其它布料先做成設(shè)定的3D狀，用模具保持最終產(chǎn)品的形狀，用剩余的布來(lái)構(gòu)造一個(gè)完整服裝外殼。當(dāng)時(shí)人們就相信，伴隨聚合物包括纖維、塑料、紙張以及CAD等技術(shù)的發(fā)展，3D建模技術(shù)將成為一項(xiàng)重要的技術(shù)在未來(lái)的紡織行業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用。然而這項(xiàng)技術(shù)遲遲沒(méi)有在服裝領(lǐng)域獲得突破，今天，3D打印技術(shù)的出現(xiàn)，重新燃起了希望。傳統(tǒng)織物基本上是二維的（由經(jīng)紗、緯紗水平、垂直或十字交叉而成），也就是說(shuō)面料只可以在X和Y平面上伸展，而3D打印將允許材料在Z平面上伸展，這樣制作的織物會(huì)更透氣，面料也不易起皺。具體來(lái)講，3D打印技術(shù)是將需要打印的對(duì)象進(jìn)行建模，然后利用可塑性材料直接進(jìn)行打印成型，生成一個(gè)完整實(shí)物的方法[30]。根據(jù)成型原理，主要有4種類型：一是光固化成型技術(shù)（SLA）[31]，它是利用紫外光照射液態(tài)光敏樹(shù)脂發(fā)生聚合反應(yīng)，來(lái)逐層固化并生成三位實(shí)體的成型的方法;二是激光熔化/燒結(jié)成型技術(shù)（SLM/SLS），常以聚合物、金屬粉和陶瓷粉為原料，在高溫下用激光融熔融聚集成型[32];三是熔融沉積法（FDM），它是以PLA（聚乳酸）、ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）樹(shù)脂為主要原料，經(jīng)高溫熔融，通過(guò)噴嘴加入冷卻物后形成固體材料[33];四是三維打印快速成型技術(shù)3DP，它是從噴頭噴出粘結(jié)劑，將平臺(tái)上的粉末粘結(jié)成型，通常用石膏粉作為成型材料。

生產(chǎn)工業(yè)用3D打印機(jī)企業(yè)主要有美國(guó)Stratasys，美國(guó)3D Systems，荷蘭Shapeways，比利時(shí)iMaterialise，以色列Objet[34-35]。3D打印技術(shù)早已滲入服裝領(lǐng)域，比如像荷蘭的Iris Van Herpen，英國(guó)的Catherine Wales、德國(guó)的Michael Schmidt已經(jīng)開(kāi)始使用這種3D技術(shù)制作個(gè)性化服裝。其中，荷蘭設(shè)計(jì)師Iris van Herpen[36]與麻省理工大學(xué)教授NeriOxman合作，采用Stratasys公司的Objetconnex多種材料3D打印機(jī)成功制作了多個(gè)系列的3D打印的服裝，自2013年春夏巴黎時(shí)裝周起陸續(xù)展出。圖4示左兩款為3D打印服裝效果[37]，右一款為Iris van Herpen巴黎時(shí)裝周秋冬系里中的一款，非常具有質(zhì)感。

根據(jù)圖4展示的成果，僅從技術(shù)上看，3D打印服裝已經(jīng)完全可行，但是打印的產(chǎn)品普遍存在無(wú)柔韌性，質(zhì)感僵硬的缺點(diǎn)，整體上還處于初級(jí)階段。隨著科技的更新進(jìn)步，這項(xiàng)技術(shù)的成本將急劇下降，優(yōu)勢(shì)將不但呈現(xiàn)，在過(guò)去的服裝銷售中，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)一件衣服，需要賣(mài)出幾百件才能收回開(kāi)發(fā)和制作成本，3D打印減少了設(shè)計(jì)師的工作量，小批量個(gè)性化生產(chǎn)的時(shí)代即將到來(lái)，這種技術(shù)在直到商家收到訂單為止，前期開(kāi)發(fā)成本幾乎為0。當(dāng)然，在材料問(wèn)題未得到解決之前，3D打印服裝看起來(lái)仍然像是一個(gè)藝術(shù)項(xiàng)目，而不是一個(gè)真正的行業(yè)。

5 展 望

本文從最早的模壓成型罩杯技術(shù)到今天的3D打印服裝技術(shù)，詳細(xì)回顧了服裝領(lǐng)域中4種主要一體成型技術(shù)的發(fā)展。了解一體成型技術(shù)在服裝生產(chǎn)的起源與應(yīng)用有助于推動(dòng)服裝設(shè)計(jì)的創(chuàng)意與技術(shù)的融合。

相信在未來(lái)，無(wú)縫罩杯市場(chǎng)的份額將進(jìn)一步增加，模壓成型技術(shù)參數(shù)模型的構(gòu)建，可以大大減少文胸模壓生產(chǎn)中的試錯(cuò)次數(shù)，提高無(wú)縫模壓罩杯生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本;隨著高支紗線的應(yīng)用和多樣化的版型引入到無(wú)縫針織技術(shù)中，未來(lái)的無(wú)縫針織技術(shù)不僅能用于制作內(nèi)衣，運(yùn)動(dòng)服飾，毛衫，還能生產(chǎn)如西裝之類的休閑外套，以及各種“仿機(jī)織”風(fēng)格產(chǎn)品，市場(chǎng)前景廣闊;3D打印服裝技術(shù)連紡紗工序也省略了，是對(duì)傳統(tǒng)紡織行業(yè)的一次革新，由西安工程大學(xué)孟家光教授團(tuán)隊(duì)研究開(kāi)發(fā)的立體打印針織面料的生產(chǎn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了針織面料組織模型的打印以及立體打印針織服裝的制作[38]。由于目前的3D打印需要熱塑性材料，因而化學(xué)纖維或再生纖維有望最先在3D打印服裝上得到應(yīng)用。產(chǎn)品的創(chuàng)新必須緊密與科學(xué)技術(shù)結(jié)合，可以預(yù)測(cè)“無(wú)縫針織”和“3D打印”這兩種一體成型最先進(jìn)的技術(shù)，必將給服裝行業(yè)帶來(lái)巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

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