Background scientific research The concept of Industry 4.0 started with the exponential involvement of technological means during the production processes. The term describes the ‘smart’ factory model of the future where computer-driven systems ‘monitor physical processes, create a virtual copy of the physical world and make decentralised decisions’ based on self-organisation mechanisms (Smith , 2016).The goal of Industry 4.0 is to reach a deeper interconnection and cooperation between the available resources and the final customer; it is a multiple layer arrangement composed of complex machines, people, products, and information within the production area and all along the value chain (Mosca et al., 2019).Industry 4.0 provides a production mode suitable for the global market, making full use of digital technology and digital functions to realize automatic control of textiles in the manual design and digital production between each other to create a new fashion model(Denaro et al., 2020).As for design, organic form design has a rich practical experience and deep history in human creative design activities. Organic form brings design that returns to nature, bionic design, sustainable design, human-centered design, and the aesthetics of the whole society while meeting the needs of the principles (Hu , 2021).Seeking new possibilities of organic fashion design under the basic theoretical framework of Fashion 4.0 can provide a new path for realizing sustainable fashion. Research issue Fashion encompasses unlimited possibilities for technological upgrades. Science and technology play an important role in changing the nature of fashion, and the only way for the fashion industry to achieve sustainable development is through technological innovation(Wang et al., 2021).Industry 4.0 brings to the fashion industry a rethinking of general thinking and production methods in order to establish new and more appropriate approaches to industrial design.In fact, Digital Technologies are allowing progresses in terms of velocity, quality, flexibility, security and efficiency (Osservatorio , 2017). In specific, these goals can be seen as: - velocity: time market reduction; - quality: improvement of process and waste reduction through real time production monitoring; - flexibility: wider range in the supply of product; - security: reduction of inactivity and cyber-attack; - efficiency: reaching a higher productivity. In order to realize all these aims, it is necessary to rethink the design process at any level starting from the ideation to the production(Denaro et al., 2020). Fashion design has its own principles and rules of design and creation, and needs to go beyond applied principles and rules in order to achieve a higher level of fashion design effect. It should be driven with innovation to seek the possibility of fashion design in the existing basic theoretical framework and the future open development pattern. Organic forms reinterpret human values, how to deal with the harmonious relationship with the same kind, society and other aspects, to achieve a truly meaningful organic balance of ecological design, is a common human face and must be solved. (Liu , 2021) How to perfectly integrate nature and technology to create a valuable clothing design system will be the main question explored in this paper. Methodology This paper explores the design of organic modular garment systems based on Industry 4.0 methods through a literature review study of organic form design, 3D printing technology and modular design, using the Industry 4.0 concept as the research background. The research methods include case study, comparative analysis and experimental research. The different research methods demonstrate the state of the art of digital fashion designer/artisan practices in the fashion industry. The Organic Fission project with 3D printing technology is used as the core to explore the sustainable and social value of organic modular clothing system design. Results This section will present the features of an organic and modular garment design implemented using 3D printing technology on fabric and creating different 3D modules, connected similarly to the building block principle. The garment system shows to implement the Fashion 4.0 parameters as follows: -natural inspiration in terms of organic shapes that could be implemented by parametric design, enhancing creativity and aesthetical expressivity; -modular adaptability to the body allowing personalized multiple configurations; -customization through co-design configurator of the modular shapes in relation to specific body features; -3D printing digital pattern to define its shape and connect the modular parts; -on-demand and networked production allowing re-shoring the manufacturing processes where the product should be delivered. The specific design and manufacturing process combines highly digital activities early in the process with hybrid activities of hands-making on the 3D printing machine and finally ends with a simplified hand craftmanship process of the garment. The fashion digital designer/maker designs digitally a two-dimensional plane pattern. The main inspiration for pattern design in this case comes from the structure of cells, using organic shape curves to create closed arc pattern modules. The curve of the module consists of two parts: structure line and edge line. The structure line determines the 3D structure of the module after 3D printing, and the edge line provides the splicing and combination functions between its modules. This basic design can be implemented through parametric design to generate multiple possibilities in terms of shapes and styles, along with adapting to different body sizes. Then, the 2D design pattern is converted into a 3D modelling file, sliced with special software for generating the code that enable the 3D printing. The designer works iteratively in this process from digital design to hand adjustment of the machine parameters and textile fixing on the 3D printer bed to ensure best features in terms of material flexibility, elasticity and 3d bending of the final shape embedding aesthetic and structural characteristics . Consequently, the hand making activity is performed in the process of free assembly of the modules combined to generate the garment. The design of the module buckle enables each module to be combined to create different clothing outlines and styles, which are suitable for people with different body types. From the sustainability perspective, the modular dressing method ensured the wearer's comfort and gives the space to independently conceive and explore the structural changes of the clothing itself. The wearer will get a certain sense of freedom when combining the different modules, thus stimulating a series of positive experiences in the act of wearing. This garment module can be reused and allow consumers to expand the possibility of garment styles by purchasing new modules to extend the service life of garments. Modularity is also reducing unnecessary waste in pattern making, also allowing to create structural parts by 3D printing directly on the fabric only where it is needed. In addition to this, the polyester fabric and TPU materials used are recyclable materials that are easily decouplable and can be recycled after the clothing is discarded. Digital files made for manufacturing allow a networked modality of production that could allow the distribution of production globally in specialized centers that enable 3Dprinting production without shipping necessity and through reshoring locally the production. This requires the creation of a sustainable supply chain of materials and a systemic production from co-design customization activities, to the production and assembly thanks to the designer instructions. Thus, Fashion 4.0 provides a production model that can better enter the global market, limiting shipping costs and environmental impact.
Ricerche scientifiche di base Il concetto di Industria 4.0 è iniziato con il coinvolgimento esponenziale dei mezzi tecnologici durante i processi produttivi. Il termine descrive il modello di fabbrica "intelligente" del futuro in cui i sistemi informatici "monitorano i processi fisici, creano una copia virtuale del mondo fisico e prendono decisioni decentralizzate" basate su meccanismi di auto-organizzazione (Smith , 2016). L'obiettivo di Industria 4.0 è quello di raggiungere una più profonda interconnessione e cooperazione tra le risorse disponibili e il cliente finale; Si tratta di una disposizione a più strati composta da macchine complesse, persone, prodotti e informazioni all'interno dell'area produttiva e lungo tutta la catena del valore (Mosca et al., 2019). Industria 4.0 fornisce una modalità produttiva adatta al mercato globale, sfruttando appieno la tecnologia digitale e le funzioni digitali per realizzare il controllo automatico dei tessuti nella progettazione manuale e produzione digitale tra loro per creare un nuovo modello di moda (Denaro et al., 2020). Per quanto riguarda il design, il design della forma organica ha una ricca esperienza pratica e una storia profonda nelle attività di progettazione creativa umana. La forma organica porta il design che ritorna alla natura, il design bionico, il design sostenibile, il design centrato sull'uomo e l'estetica di tutta la società soddisfacendo le esigenze dei principi (Hu , 2021). Cercare nuove possibilità di fashion design organico sotto il quadro teorico di base di Fashion 4.0 può fornire un nuovo percorso per realizzare la moda sostenibile. Questione della ricerca La moda offre infinite possibilità di aggiornamento tecnologico. Scienza e tecnologia svolgono un ruolo importante nel cambiare la natura della moda, e l'unico modo per l'industria della moda per raggiungere uno sviluppo sostenibile è attraverso l'innovazione tecnologica (Wang et al., 2021). Industria 4.0 porta all'industria della moda un ripensamento del pensiero generale e dei metodi di produzione al fine di stabilire nuovi e più appropriati approcci al disegno industriale. Infatti, le tecnologie digitali consentono progressi in termini di velocità, qualità, flessibilità, sicurezza ed efficienza (Osservatorio , 2017). In particolare, questi obiettivi possono essere visti come: - velocità: riduzione del mercato del tempo; - qualità: miglioramento dei processi e riduzione dei rifiuti attraverso il monitoraggio della produzione in tempo reale; - flessibilità: più ampia gamma nella fornitura di prodotti; - sicurezza: riduzione dell'inattività e degli attacchi informatici; - efficienza: raggiungere una maggiore produttività. Per realizzare tutti questi obiettivi è necessario ripensare il processo progettuale a qualsiasi livello partendo dall'ideazione alla produzione (Denaro et al., 2020). Il fashion design ha i suoi principi e regole di design e creazione, e deve andare oltre i principi e le regole applicati per raggiungere un livello più elevato di effetto fashion design. Dovrebbe essere guidato con l'innovazione per cercare la possibilità del fashion design nel quadro teorico di base esistente e nel futuro modello di sviluppo aperto. Le forme organiche reinterpretano i valori umani, come affrontare il rapporto armonioso con lo stesso genere, la società e altri aspetti, per raggiungere un equilibrio organico davvero significativo del design ecologico, è un volto umano comune e deve essere risolto. (Liu , 2021) Come integrare perfettamente natura e tecnologia per creare un sistema di design di abbigliamento prezioso sarà la domanda principale esplorata in questo articolo. Metodologia Questo articolo esplora la progettazione di sistemi di abbigliamento modulari organici basati sui metodi dell'Industria 4.0 attraverso uno studio di revisione della letteratura sulla progettazione di forme organiche, la tecnologia di stampa 3D e la progettazione modulare, utilizzando il concetto di Industria 4.0 come sfondo della ricerca. I metodi di ricerca includono case study, analisi comparativa e ricerca sperimentale. I diversi metodi di ricerca dimostrano lo stato dell'arte delle pratiche di fashion designer / artigiani digitali nel settore della moda. Il progetto Organic Fission con tecnologia di stampa 3D è utilizzato come nucleo per esplorare il valore sostenibile e sociale della progettazione di sistemi di abbigliamento modulari organici. Risultati In questa sezione verranno presentate le caratteristiche di un progetto di abbigliamento organico e modulare realizzato utilizzando la tecnologia di stampa 3D su tessuto e creando diversi moduli 3D, collegati in modo analogo al principio del blocco. Il sistema di abbigliamento mostra di implementare i parametri Fashion 4.0 come segue: -ispirazione naturale in termini di forme organiche che potrebbero essere implementate dal design parametrico, valorizzando la creatività e l'espressività estetica; -adattabilità modulare al corpo permettendo configurazioni multiple personalizzate; -personalizzazione tramite configuratore di co-design delle forme modulari in relazione alle specifiche caratteristiche del corpo; -stampa 3D modello digitale per definirne la forma e collegare le parti modulari; produzione on demand e in rete che consenta di ri-shoring dei processi di fabbricazione in cui il prodotto deve essere consegnato. Lo specifico processo di progettazione e produzione combina attività altamente digitali all'inizio del processo con attività ibride di lavorazione a mano sulla macchina da stampa 3D e termina infine con un processo di lavorazione manuale semplificato del capo. Il designer/maker digitale di moda progetta digitalmente un modello piano bidimensionale. L'ispirazione principale per la progettazione del modello in questo caso deriva dalla struttura delle celle, utilizzando curve organiche di forma per creare moduli di modello ad arco chiuso. La curva del modulo è composta da due parti: linea di struttura e linea di bordo. La linea di struttura determina la struttura 3D del modulo dopo la stampa 3D, e la linea di bordo fornisce le funzioni di giunzione e combinazione tra i suoi moduli. Questo design di base può essere implementato attraverso il design parametrico per generare molteplici possibilità in termini di forme e stili, oltre ad adattarsi alle diverse dimensioni del corpo. Successivamente, il modello di progettazione 2D viene convertito in un file di modellazione 3D, affettato con uno speciale software per generare il codice che consente la stampa 3D. Il progettista lavora iterativamente in questo processo dalla progettazione digitale alla regolazione manuale dei parametri della macchina e al fissaggio tessile sul letto stampante 3D per garantire le migliori caratteristiche in termini di flessibilità del materiale, elasticità e piegatura 3d della forma finale incorporando caratteristiche estetiche e strutturali. Di conseguenza, l'attività artigianale viene svolta nel processo di assemblaggio libero dei moduli combinati per generare il capo. Il design della fibbia del modulo consente di combinare ogni modulo per creare profili e stili di abbigliamento diversi, adatti a persone con diversi tipi di corpo. Dal punto di vista della sostenibilità, il metodo di vestimento modulare garantisce il comfort di chi lo indossa e dà lo spazio per concepire ed esplorare autonomamente i cambiamenti strutturali dell'abbigliamento stesso. Chi lo indossa avrà un certo senso di libertà quando combina i diversi moduli, stimolando così una serie di esperienze positive nell'atto di indossare. Questo modulo di indumento può essere riutilizzato e consente ai consumatori di ampliare la possibilità di stili di indumento acquistando nuovi moduli per prolungare la durata dei capi. La modularità sta anche riducendo gli sprechi inutili nella creazione di modelli, consentendo anche di creare parti strutturali mediante stampa 3D direttamente sul tessuto solo dove è necessario. Inoltre, il tessuto poliestere e i materiali TPU utilizzati sono materiali riciclabili che sono facilmente disaccoppiabili e possono essere riciclati dopo che l'abbigliamento è stato scartato. I file digitali realizzati per la produzione consentono una modalità di produzione in rete che potrebbe consentire la distribuzione della produzione a livello globale in centri specializzati che consentono la produzione 3Dprinting senza necessità di spedizione e attraverso il reshoring locale della produzione. Ciò richiede la creazione di una filiera sostenibile dei materiali e una produzione sistemica dalle attività di personalizzazione di co-design, alla produzione e assemblaggio grazie alle istruzioni del progettista. Così, Fashion 4.0 fornisce un modello produttivo che può entrare meglio nel mercato globale, limitando i costi di spedizione e l'impatto ambientale.
Toward a sustainable craftmanship 4.0 : design of an organic and modular clothing system based on Industry 4.0 approach
WANG, HAIWEI
2021/2022
Abstract
Background scientific research The concept of Industry 4.0 started with the exponential involvement of technological means during the production processes. The term describes the ‘smart’ factory model of the future where computer-driven systems ‘monitor physical processes, create a virtual copy of the physical world and make decentralised decisions’ based on self-organisation mechanisms (Smith , 2016).The goal of Industry 4.0 is to reach a deeper interconnection and cooperation between the available resources and the final customer; it is a multiple layer arrangement composed of complex machines, people, products, and information within the production area and all along the value chain (Mosca et al., 2019).Industry 4.0 provides a production mode suitable for the global market, making full use of digital technology and digital functions to realize automatic control of textiles in the manual design and digital production between each other to create a new fashion model(Denaro et al., 2020).As for design, organic form design has a rich practical experience and deep history in human creative design activities. Organic form brings design that returns to nature, bionic design, sustainable design, human-centered design, and the aesthetics of the whole society while meeting the needs of the principles (Hu , 2021).Seeking new possibilities of organic fashion design under the basic theoretical framework of Fashion 4.0 can provide a new path for realizing sustainable fashion. Research issue Fashion encompasses unlimited possibilities for technological upgrades. Science and technology play an important role in changing the nature of fashion, and the only way for the fashion industry to achieve sustainable development is through technological innovation(Wang et al., 2021).Industry 4.0 brings to the fashion industry a rethinking of general thinking and production methods in order to establish new and more appropriate approaches to industrial design.In fact, Digital Technologies are allowing progresses in terms of velocity, quality, flexibility, security and efficiency (Osservatorio , 2017). In specific, these goals can be seen as: - velocity: time market reduction; - quality: improvement of process and waste reduction through real time production monitoring; - flexibility: wider range in the supply of product; - security: reduction of inactivity and cyber-attack; - efficiency: reaching a higher productivity. In order to realize all these aims, it is necessary to rethink the design process at any level starting from the ideation to the production(Denaro et al., 2020). Fashion design has its own principles and rules of design and creation, and needs to go beyond applied principles and rules in order to achieve a higher level of fashion design effect. It should be driven with innovation to seek the possibility of fashion design in the existing basic theoretical framework and the future open development pattern. Organic forms reinterpret human values, how to deal with the harmonious relationship with the same kind, society and other aspects, to achieve a truly meaningful organic balance of ecological design, is a common human face and must be solved. (Liu , 2021) How to perfectly integrate nature and technology to create a valuable clothing design system will be the main question explored in this paper. Methodology This paper explores the design of organic modular garment systems based on Industry 4.0 methods through a literature review study of organic form design, 3D printing technology and modular design, using the Industry 4.0 concept as the research background. The research methods include case study, comparative analysis and experimental research. The different research methods demonstrate the state of the art of digital fashion designer/artisan practices in the fashion industry. The Organic Fission project with 3D printing technology is used as the core to explore the sustainable and social value of organic modular clothing system design. Results This section will present the features of an organic and modular garment design implemented using 3D printing technology on fabric and creating different 3D modules, connected similarly to the building block principle. The garment system shows to implement the Fashion 4.0 parameters as follows: -natural inspiration in terms of organic shapes that could be implemented by parametric design, enhancing creativity and aesthetical expressivity; -modular adaptability to the body allowing personalized multiple configurations; -customization through co-design configurator of the modular shapes in relation to specific body features; -3D printing digital pattern to define its shape and connect the modular parts; -on-demand and networked production allowing re-shoring the manufacturing processes where the product should be delivered. The specific design and manufacturing process combines highly digital activities early in the process with hybrid activities of hands-making on the 3D printing machine and finally ends with a simplified hand craftmanship process of the garment. The fashion digital designer/maker designs digitally a two-dimensional plane pattern. The main inspiration for pattern design in this case comes from the structure of cells, using organic shape curves to create closed arc pattern modules. The curve of the module consists of two parts: structure line and edge line. The structure line determines the 3D structure of the module after 3D printing, and the edge line provides the splicing and combination functions between its modules. This basic design can be implemented through parametric design to generate multiple possibilities in terms of shapes and styles, along with adapting to different body sizes. Then, the 2D design pattern is converted into a 3D modelling file, sliced with special software for generating the code that enable the 3D printing. The designer works iteratively in this process from digital design to hand adjustment of the machine parameters and textile fixing on the 3D printer bed to ensure best features in terms of material flexibility, elasticity and 3d bending of the final shape embedding aesthetic and structural characteristics . Consequently, the hand making activity is performed in the process of free assembly of the modules combined to generate the garment. The design of the module buckle enables each module to be combined to create different clothing outlines and styles, which are suitable for people with different body types. From the sustainability perspective, the modular dressing method ensured the wearer's comfort and gives the space to independently conceive and explore the structural changes of the clothing itself. The wearer will get a certain sense of freedom when combining the different modules, thus stimulating a series of positive experiences in the act of wearing. This garment module can be reused and allow consumers to expand the possibility of garment styles by purchasing new modules to extend the service life of garments. Modularity is also reducing unnecessary waste in pattern making, also allowing to create structural parts by 3D printing directly on the fabric only where it is needed. In addition to this, the polyester fabric and TPU materials used are recyclable materials that are easily decouplable and can be recycled after the clothing is discarded. Digital files made for manufacturing allow a networked modality of production that could allow the distribution of production globally in specialized centers that enable 3Dprinting production without shipping necessity and through reshoring locally the production. This requires the creation of a sustainable supply chain of materials and a systemic production from co-design customization activities, to the production and assembly thanks to the designer instructions. Thus, Fashion 4.0 provides a production model that can better enter the global market, limiting shipping costs and environmental impact.| File | Dimensione | Formato | |
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