MIT开发出以低成本构建纺织品的DefeXtiles 3D打印技术

aau讯（编辑 许乐）近日，麻省理工学院的研究人员展示了一种新颖的3D打印纺织品的方法。该方法实质上是利用挤出聚合物中的拉线行为制造出缝隙较小的服装，从而提高了灵活性。 科学家们认为，利用需要进行任何软件或硬件升级的简单技术，就有可能将3D打印服装用作减少时尚行业浪费的一种方法。

该团队在其网站上解释说：“这种方法的简单性使其功能如此强大。我们已经能够进行3D打印，用于服装设计原型、坚韧的羽毛球和全尺寸服装（例如裙子），以帮助用户在网上订购之前‘试穿’衣服。”

3D打印在纺织工业中的作用越来越大

随着世界朝着更具可持续性的未来发展，人们开始更加关注自己的衣服及其制造方式。目前，大多数服装都是通过机器编织工艺生产的，该工艺可以使织物同时成型和成形，但是这种方法有很多局限性。

不仅必需的机械昂贵，而且在工厂之外，生产具有复杂形式的服装可能非常困难。另一方面，3D打印在时装行业中越来越多地被采用，以作为传统缝纫和编织技术的一种更具材料效率的替代方法。

例如，Stratasys已开发出直接纺织的PolyJet技术，并将其与设计师Ganit Goldstein、Julia Koerner一起部署以3D打印专业时装系列。在其他地方，来自皇家艺术学院（RCA）的设计师Mingjing Lin制造了各种悬垂性设计，而总部位于米兰的Chiara Giusti与Superforma Fablab合作，以3D打印她的TECHNĒ系列。

麻省理工学院的研究小组认为，尽管这些方法继续受到人们的欢迎，但最终的服装并不像现成的服装那样薄、灵活或透气。而且，鉴于许多原型流程是基于新材料或定制硬件的，因此对于那些每天使用熔融沉积建模（FDM）设置的人来说，它们是无法访问的。

麻省理工学院开发的“ DefeXtiles” 3D打印技术

基于目前的情况，研究人员开发了名为DefeXtiles的技术以制造更薄、更柔软的纺织品的一种方法。该方法是利用FDM的缺陷（也称为拉丝），即挤出的材料太少而不能形成坚固的层而引起的，但剩余的足够多的材料可以使层间定期粘合。

发生这种情况时，聚合物开始形成小的“球状”材料，这些材料仍通过微小的股线保持连接，并且随着打印的继续，这些材料彼此堆叠，导致出现拉丝现象。通过改变打印方向，麻省理工学院的研究小组发现，它们可以改变这些连接股的形状，从而引起缝隙的出现，并使纺织品具有更好的透气性。

考虑到该团队新颖的过程不需要任何专门的硬件或后处理步骤，他们认为该过程可以与多种系统和聚合物兼容。为了确定其技术的有效性，研究人员进行了测试打印，以优化其系统参数并表征所得织物。

使用了几个5cm x 5cm的聚合物方形色板来找到最佳的打印设置，并且测试表明，随着打印速度的提高，织物的密度越来越难以预测。实际上，MIT小组发现的技术类似于许多3D打印方法，因为速度和质量之间存在明显的权衡。

因此，研究人员建议采用者采用较高的挤出倍增器或较慢的打印速度以及TPU材料，以制造出具有最佳柔韧性的纺织品。

寻找新应用

优化了3D打印设置后，麻省理工学院的研究团队开始尝试制作更大、更复杂的纺织品设计。最初，研究人员打印了PLA平板，发现它们需要支撑结构，但是可以将弯曲的板卷成卷，从而使其具有自支撑性。

在此方法的基础上，该团队发现他们能够制造更复杂的3D形状，而无需添加支撑结构即可具有间隙或悬垂。此外，科学家们使用CAD软件发现，他们可以在不同的位置改变织物的不透明度，而多材料系统使他们能够生产出具有不同特性或颜色的零件。

随着技术的发展，研究人员设法3D打印具有“调光开关”的可变形灯罩，该灯罩可通过捏捏织物来调节照明水平。随后该团队选择制造一条完整的裙子来证明这一概念。

鉴于时尚界普遍存在的大量浪费，科学家得出结论，他们的新工艺可以用作允许客户在家中“试穿”衣服的一种方式。该团队建议，精通技术的客户可以使用DefeXtile方法首先打印出材料样本，而不是先“试后买”。

研究人员说：“由于不合适或在网站上放错衣服而退回的在线订购服装，是时尚行业浪费的不必要原因。由于FDM3D打印机的广泛使用和可及性，我们设想这种方法可以立即使广大受众具有将织物制成成品形式的能力。”

据悉，关于该技术的所有细节可在题为“ DefeXtiles：利用FDM 3D打印缺陷制作纺织品”的论文中查阅。这项研究是由Jack Forman、Mustafa Doga Dogan、Hamilton Forsythe、Hiroshi Ishii共同合著的。

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