3D打印技術(shù)在圖書館的應(yīng)用研究

黃海明

（珠海市圖書館，廣東 珠海 519000）

知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，新技術(shù)層出不窮，新產(chǎn)品日新月異，圖書館用戶的信息需求呈現(xiàn)出多樣性、獨(dú)特性和個(gè)性化特點(diǎn)。3D打印技術(shù)作為“第三次工業(yè)革命的重要標(biāo)志”，已在政府、航天和國(guó)防、醫(yī)療設(shè)備、高科技、教育業(yè)以及制造業(yè)等領(lǐng)域得到了初步運(yùn)用。在各級(jí)圖書館中適時(shí)引進(jìn)3D打印技術(shù)，是現(xiàn)代圖書館適應(yīng)信息傳播與應(yīng)用新變化、轉(zhuǎn)變服務(wù)觀念、創(chuàng)新服務(wù)模式的一項(xiàng)有益探索。

1 3D打印技術(shù)與3D打印機(jī)

“3D打印”是通俗叫法，又稱三維打印，在專業(yè)領(lǐng)域又叫“快速成形技術(shù)”。快速成形技術(shù)采用“分層制造，逐層疊加”的方式逐層增加材料來最終制造出立體實(shí)物，是一種集分層制造技術(shù)、機(jī)械工程、數(shù)控技術(shù)、CAD、激光技術(shù)、逆向工程技術(shù)、材料科學(xué)于一體的全新制造技術(shù)[1]。

快速成型設(shè)備之所以稱之為“3D打印機(jī)”，是因?yàn)槠浞謱蛹庸さ募夹g(shù)原理與噴墨打印十分相似。3D打印與普通打印機(jī)相比，普通打印機(jī)是在紙上噴涂一層墨粉，形成平面（2D）文字或圖形。而3D打印機(jī)噴出的不是墨粉，而是熔化的金屬、樹脂或金屬陶瓷等材料，打印出三維立體制品[1]。

3D打印技術(shù)最早出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代中期的美國(guó)。1984年，美國(guó)開發(fā)出用三維數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)打印出3D物體的新技術(shù)，1986年，美國(guó)誕生了世界上第一家生產(chǎn)3D打印設(shè)備的公司3D Systems。此后3D打印概念迅速發(fā)展、擴(kuò)張和崛起，目前正受到越來越多的關(guān)注。2012年英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志制作專題論述了當(dāng)今工業(yè)領(lǐng)域正在經(jīng)歷的第三次革命，認(rèn)為這次革命是互聯(lián)網(wǎng)和新材料、新能源相結(jié)合的工業(yè)革命，3D打印技術(shù)市場(chǎng)潛力巨大，是引領(lǐng)未來制造業(yè)發(fā)展趨勢(shì)的眾多關(guān)鍵技術(shù)之一，是第三次工業(yè)革命的重要標(biāo)志[2]。

2 3D打印機(jī)在圖書館服務(wù)中的應(yīng)用

2.1 國(guó)外

隨著3D打印技術(shù)在各行業(yè)的迅速崛起，國(guó)外圖書館越來越倡導(dǎo)和重視使用3D打印機(jī)。2013年4月，有機(jī)構(gòu)通過使用搜索引擎和社交媒體工具，如Twitter、YouTube和各種在線論壇搜索，對(duì)全世界圖書館采用三維打印技術(shù)情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。在兩個(gè)月的數(shù)據(jù)搜索結(jié)果中，共有51家圖書館擁有3D打印機(jī)，其中公共圖書館（Public Libraries）36家，學(xué)術(shù)圖書館（Academic Libraries）11家，學(xué)校圖書館（School Libraries）兩家，主要分布在美國(guó)、加拿大、澳大利亞和歐洲各國(guó)，其中，美國(guó)就占了74.5%[3]。

目前，3D打印機(jī)在國(guó)外圖書館中的實(shí)際應(yīng)用主要包括：

2.1.1 制造實(shí)驗(yàn)室（Fab Labs）

就是一個(gè)可以讓人們?cè)诶锩鎽?yīng)用數(shù)字以及模擬工具去制造自己想要的東西的低成本實(shí)驗(yàn)室。2011年底，圖書管理員Lauren Smedley在美國(guó)紐約州創(chuàng)建了Fayetteville免費(fèi)圖書館，作為“制作者圖書館”，Smedley建造了一個(gè)Fab Labs（制造實(shí)驗(yàn)室），配備有MakerBot3D打印機(jī)，為公眾免費(fèi)提供制作需要的3D打印機(jī)和設(shè)備[4]。2013年，位于芝加哥市中心的哈羅德華盛頓圖書館將一間手工實(shí)驗(yàn)室對(duì)持有借書證的市民免費(fèi)開放，實(shí)驗(yàn)室配有3臺(tái)3D打印機(jī)、激光切割機(jī)和銑床[5]。在澳大利亞，當(dāng)?shù)卣呀?jīng)在圖書館建立了一個(gè)3D打印機(jī)實(shí)驗(yàn)室，讓公眾使用和了解這項(xiàng)科技[6]。

2.1.2 創(chuàng)客空間（Hacker Spaces）

可以看作是開放交流的實(shí)驗(yàn)室、工作室、機(jī)械加工室，這里的人們有著不同的經(jīng)驗(yàn)，為了制作或創(chuàng)作他們想要的東西，可以聚會(huì)來共享資料和知識(shí)。2012年底，美國(guó)阿拉巴馬大學(xué)圖書館建立了一個(gè)由一臺(tái)3D雙頭打印機(jī)、15臺(tái)3D模型設(shè)計(jì)工作站和相關(guān)的附屬設(shè)備組成的開放式3D打印工作室，向全校師生提供3D打印特色服務(wù)[7]。2014年2月4日，加拿大多倫多公共圖書館新型數(shù)字創(chuàng)新中心向公眾開放，這個(gè)數(shù)字創(chuàng)新中心是3D打印機(jī)、3D掃描儀、Arduino以及樹莓派的聚集地，主要是為那些想要學(xué)習(xí)更多關(guān)于3D設(shè)計(jì)和技術(shù)的人們提供資源，甚至還提供了3D打印實(shí)踐[8]。美國(guó)內(nèi)華達(dá)州立大學(xué)雷諾分校Mines Building有一所百年建筑Mackay學(xué)院，建筑內(nèi)的科學(xué)與工程圖書館成為美國(guó)第一個(gè)向所有學(xué)生、全體教員和公眾提供3D掃描和打印的學(xué)術(shù)圖書館。這一舉動(dòng)是Tod Colegrove主任的計(jì)劃之一，他想升級(jí)圖書館功能，通過可實(shí)際動(dòng)手操作的科學(xué)技術(shù)，使課本里的知識(shí)鼓勵(lì)創(chuàng)新性的思想和討論。有了3D打印機(jī)，就可以實(shí)現(xiàn)從怪異的幻想到可以接觸現(xiàn)實(shí)的飛躍。Colegrove認(rèn)為這些設(shè)備促進(jìn)了教育，是推動(dòng)DeLaMare圖書館演變的完美媒介[9]。

2.1.3 打印服務(wù)（Printing Services）

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在51家使用3D打印機(jī)的圖書館中，至少有10%的圖書館正在向公眾提供3D打印服務(wù)[3]。在英國(guó)，2013年3月，西英格蘭大學(xué)圖書館接受由3D Systems公司捐贈(zèng)的3D Touch機(jī)型打印機(jī)，成為第一家在英國(guó)給學(xué)生提供3D打印服務(wù)的大學(xué)圖書館[10]。

2.1.4 3D建模教程（3D Modeling Tutorials）

對(duì)于很多高校圖書館來說，3D打印機(jī)已經(jīng)成為提升學(xué)習(xí)和教育必不可少的設(shè)備。在哥倫比亞大學(xué)建筑系畢業(yè)班的規(guī)劃與保護(hù)課上，3D打印機(jī)已經(jīng)是學(xué)生日常使用的工具。“在整個(gè)陳述里，大部分的學(xué)生都有模型和演示，去展示整個(gè)設(shè)計(jì)過程。”環(huán)境與規(guī)劃輸出經(jīng)理Carlito Bayne說道，“它向?qū)W生和教授展示了結(jié)構(gòu)和優(yōu)勢(shì)所在，這種效果是2D演示和圖畫無法達(dá)到的，因?yàn)樗麄兘o你的只是一個(gè)視角[9]”。

2.1.5 3D打印討論（3D Printing Talks）、專題研討會(huì)（Work-Shops）、私教課程（Private Lessons）

圖書館成為3D打印技術(shù)推廣的科普宣傳者，為3D打印愛好者開展關(guān)于3D打印技術(shù)的論壇、講座、研討會(huì)、教學(xué)與培訓(xùn)。上文提到的Fayetteville圖書館計(jì)劃為社區(qū)提供免費(fèi)課程和項(xiàng)目，介紹3D打印技術(shù)，開設(shè)3D設(shè)計(jì)軟件課程，電腦編程和 Geek Girl野營(yíng)[4]。

2.2 國(guó)內(nèi)

國(guó)內(nèi)圖書館對(duì)3D打印機(jī)的引進(jìn)稍晚于國(guó)外圖書館。在公共圖書館中，上海圖書館在2013年5月引入了兩臺(tái)3D打印機(jī)，為讀者提供3D打印服務(wù)，這是國(guó)內(nèi)圖書館首次引入3D打印機(jī)[11]。同年8月，江南嘉捷電梯股份有限公司向蘇州圖書館捐贈(zèng)兩臺(tái)普及型3D打印機(jī)，捐贈(zèng)單位希望通過捐贈(zèng)及展示活動(dòng)，讓更多讀者了解和體驗(yàn)3D打印知識(shí)，激發(fā)讀者的設(shè)計(jì)創(chuàng)意熱情[12]。在高校圖書館中，率先使用3D打印機(jī)的有復(fù)旦大學(xué)圖書館、武漢大學(xué)圖書館、上海交通大學(xué)圖書館、華中科技大學(xué)圖書館、電子科技大學(xué)圖書館和鄭州大學(xué)西亞斯國(guó)際學(xué)院圖書館等。目前，國(guó)內(nèi)圖書館對(duì)3D打印機(jī)的使用仍處于初始階段，向讀者提供的服務(wù)主要有：

2.2.1 提供3D打印服務(wù)

和普通復(fù)印、打印機(jī)一樣，3D打印機(jī)作為圖書館的一種配置設(shè)備，為讀者推出新型打印服務(wù)。讀者只需要提交打印的3D的數(shù)字文件，支付相關(guān)費(fèi)用后，就能通過打印機(jī)打印出立體物件、模型。大多數(shù)圖書館在使用初期，都是免費(fèi)試用和體驗(yàn)。上海圖書館為配合3D打印機(jī)服務(wù)等新技術(shù)的推出，融合3D打印機(jī)、觸摸屏、感應(yīng)器、機(jī)器人等科技元素，設(shè)置了全新的“創(chuàng)·新空間”創(chuàng)意閱覽室，為讀者的學(xué)習(xí)研究和創(chuàng)意體驗(yàn)提供必要的工具，使圖書館成為一個(gè)學(xué)習(xí)、探索以及開拓思維的場(chǎng)所，提高讀者的學(xué)習(xí)效率和創(chuàng)新能力[11]。武漢大學(xué)圖書館3D打印機(jī)受到師生追捧，供不應(yīng)求，推行預(yù)約登記服務(wù)，鼓勵(lì)讀者提供原創(chuàng)作品進(jìn)行打印，并且對(duì)原創(chuàng)作品優(yōu)先安排[13]。

2.2.2 開展3D打印活動(dòng)

3D打印技術(shù)迅速?gòu)目蒲凶呦驊?yīng)用和市場(chǎng)，引起了科技、制造等各領(lǐng)域和社會(huì)公眾的廣泛興趣與關(guān)注，一些圖書館為此舉辦專題講座，普及宣傳3D打印技術(shù)。2013年3月23日，國(guó)家科學(xué)圖書館特邀中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所專家王飛躍研究員作了題為“3D打印與社會(huì)制造”的科普講座。2013年6月21日，佛山圖書館請(qǐng)來畢業(yè)于中國(guó)科技大學(xué)近代物理系原子核工程專業(yè)的陳賀能，為市民作一場(chǎng)題為“3D打印未來——新型制造技術(shù)”的講座。2013年10月15日，清華大學(xué)圖書館與Stylesight公司共同舉辦Stylesight趨勢(shì)解讀課程“未來并不遙遠(yuǎn)——3D打印”專題講座。擁有3D打印機(jī)的高校圖書館則創(chuàng)新服務(wù)，紛紛開展形式多樣的3D打印活動(dòng)。復(fù)旦大學(xué)圖書館面向全校師生征集具有復(fù)旦元素的3D打印建模，經(jīng)篩選，將符合打印要求的作品進(jìn)行3D打印和展示，拓寬學(xué)生眼界，普及科技前沿知識(shí)，為學(xué)校3D打印愛好者提供了展示舞臺(tái)[14]。上海交大圖書館則通過開展3D打印服務(wù)需求調(diào)查、舉辦“3D打印，從想象到現(xiàn)實(shí)”講座、“思源杯”3D打印設(shè)計(jì)大賽、成立“圖書館3D打印機(jī)小組”等活動(dòng)，旨在幫助讀者了解創(chuàng)新本質(zhì)，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)，學(xué)習(xí)創(chuàng)新經(jīng)驗(yàn)，更有效地提供3D打印服務(wù)[15-16]。電子科技大學(xué)設(shè)立創(chuàng)新學(xué)習(xí)空間，為讀者提供3D打印機(jī)、蘋果電腦、圖形工作站等高新科技產(chǎn)品，推出“創(chuàng)客——電子科技大學(xué)首屆3D打印暨圖書館館徽設(shè)計(jì)大賽”，希望讀者借由學(xué)習(xí)空間創(chuàng)造性地學(xué)習(xí)，營(yíng)造創(chuàng)新學(xué)習(xí)氛圍[17]。

3 3D打印技術(shù)在圖書館的應(yīng)用對(duì)策

綜上所述，3D打印技術(shù)目前已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外各類型圖書館得到初步應(yīng)用，但并未大規(guī)模普及，特別是國(guó)內(nèi)，有條件開展3D打印服務(wù)的圖書館更多地出現(xiàn)在高校圖書館，并已取得可喜的成果，在公共圖書館則不多見。現(xiàn)階段制約3D打印機(jī)技術(shù)在國(guó)內(nèi)圖書館普及和應(yīng)用的主要障礙包括對(duì)3D打印技術(shù)引進(jìn)圖書館的認(rèn)知不足、設(shè)備引進(jìn)和服務(wù)的成本昂貴、機(jī)器和材料的多樣性受到限制、知識(shí)產(chǎn)權(quán)易受侵犯等因素。我們必須采取相應(yīng)措施，支持和推動(dòng)這一新技術(shù)融入到圖書館的創(chuàng)新服務(wù)中去。

3.1 更新觀念，推動(dòng)3D打印創(chuàng)新服務(wù)

2008年中國(guó)圖書館學(xué)會(huì)發(fā)布的《圖書館服務(wù)宣言》明確提出，各圖書館要以服務(wù)創(chuàng)新應(yīng)對(duì)信息時(shí)代的挑戰(zhàn)，為用戶創(chuàng)造更大的價(jià)值，推動(dòng)圖書館持續(xù)發(fā)展。圖書館引進(jìn)3D打印技術(shù)，搭建激發(fā)創(chuàng)意的服務(wù)平臺(tái)，讓讀者利用這一工具進(jìn)行創(chuàng)意設(shè)計(jì)和制作，是網(wǎng)絡(luò)時(shí)代圖書館構(gòu)建新型學(xué)習(xí)環(huán)境、創(chuàng)新服務(wù)模式、推動(dòng)傳統(tǒng)服務(wù)轉(zhuǎn)型的一項(xiàng)有益探索，這應(yīng)該成為圖書館界的一種普遍共識(shí)，并努力付諸實(shí)踐。那種認(rèn)為“圖書館只是信息服務(wù)機(jī)構(gòu)，配置3D打印機(jī)根本就不是圖書館應(yīng)該做的”的想法，或者因?yàn)?D打印技術(shù)在現(xiàn)階段面臨的一些問題而認(rèn)為“3D打印機(jī)就是一個(gè)玩意兒”的想法，反映到實(shí)踐中是不利于圖書館創(chuàng)新發(fā)展的。

3.2 加強(qiáng)合作，降低3D打印服務(wù)成本

至今為止，3D打印技術(shù)仍然是一項(xiàng)非常昂貴的技術(shù)，國(guó)內(nèi)3D打印在設(shè)備、材料和應(yīng)用上仍有難題，設(shè)備購(gòu)置、材料成本以及技術(shù)維護(hù)都還非常昂貴，一般的圖書館在經(jīng)濟(jì)上難以支撐這樣的應(yīng)用和服務(wù)。現(xiàn)階段，圖書館應(yīng)該與3D設(shè)備供應(yīng)商、3D打印技術(shù)研究中心、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟等單位建立長(zhǎng)期合作關(guān)系，擴(kuò)大合作范圍，不斷降低圖書館3D打印引進(jìn)和服務(wù)的成本，提高服務(wù)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)多贏局面。在這方面，蘇州圖書館通過接受捐贈(zèng)方式來配置3D打印機(jī)為我們提供了思路。未來，隨著3D打印產(chǎn)業(yè)大發(fā)展，設(shè)備造價(jià)和耗材成本將越來越低廉的3D打印機(jī)，就會(huì)像今天的普通打印機(jī)一樣，成為圖書館在構(gòu)建體驗(yàn)中心、學(xué)習(xí)空間、創(chuàng)客空間、創(chuàng)意閱覽室和提供專業(yè)學(xué)科服務(wù)時(shí)的必配設(shè)備。

3.3 統(tǒng)籌規(guī)劃，探索3D打印特色服務(wù)

目前，3D打印在國(guó)內(nèi)仍處于科普階段，產(chǎn)業(yè)化遠(yuǎn)未形成，各種家用型或商用型的3D打印機(jī)在不同的領(lǐng)域需要使用不同的材料打印出各色各樣的模型和產(chǎn)品，而圖書館作為公益服務(wù)單位，不是也不應(yīng)該是各種不同材料的3D打印機(jī)的營(yíng)銷機(jī)構(gòu)或生產(chǎn)中心。圖書館引進(jìn)3D打印，主要應(yīng)著眼于科普教育和學(xué)科服務(wù)，選擇產(chǎn)品機(jī)器和材料的多樣性應(yīng)受到限制。必須根據(jù)有限資金，統(tǒng)籌規(guī)劃，明確3D打印在本館的服務(wù)定位，針對(duì)3D打印讀者需求，發(fā)揮館藏優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建創(chuàng)意服務(wù)空間，制訂服務(wù)規(guī)范，開展特色服務(wù)。

3.4 嚴(yán)格管理，防范3D打印侵權(quán)風(fēng)險(xiǎn)

隨著3D打印技術(shù)的推廣和利用，其可能引發(fā)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)風(fēng)險(xiǎn)也隨之出現(xiàn)：3D打印技術(shù)具有輕松、便捷的復(fù)制、共享、修改功能，以及這些功能所生產(chǎn)出的產(chǎn)品，都很可能給侵權(quán)盜版者提供機(jī)會(huì)，或者讓使用者無意間構(gòu)成侵權(quán)。根據(jù)《著作權(quán)法》有關(guān)規(guī)定，用3D打印機(jī)復(fù)制其他立體產(chǎn)品的行為，如果打印者將3D產(chǎn)品用于自己欣賞等合理用途，則不構(gòu)成侵權(quán)；若將其用于發(fā)行等商業(yè)用途，則構(gòu)成侵權(quán)[18]。作為提供公益服務(wù)的圖書館，面向形形色色的3D打印用戶，應(yīng)嚴(yán)格把控3D打印版權(quán)關(guān)，提高用戶的版權(quán)意識(shí)，提前預(yù)警有可能發(fā)生的侵權(quán)行為。

隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，圖書館的創(chuàng)新服務(wù)必將得到進(jìn)一步拓展，3D打印技術(shù)在圖書館領(lǐng)域?qū)⒌玫礁玫恼宫F(xiàn)，成為推動(dòng)圖書館構(gòu)造現(xiàn)代新型服務(wù)環(huán)境的新媒介。

[1]百度百科：3D打印[EB/OL].[2014-08-05].http：//baike.baidu.com/view/4117826.htm.

[2]3D打印：第三次工業(yè)革命的重大標(biāo)志[EB/OL].[2014-08-05].http：//scitech.people.com.cn/n/2013/0104/c1007-2008 1254.html.

[3]3D打印在世界各地的圖書館[EB/OL].[2013-08-18].http：//b.mmssi.com/a/news/2013/0525/1172.html.

[4]3D打印機(jī)為公共圖書館增色[EB/OL].[2014-08-05].http：//www.3ders.org/cn/articles/20111116-3d-printerscomplement-public-library.html.

[5]芝加哥3D打印機(jī)將對(duì)持有借書證市民開放[EB/OL].[2014-08-05].http：//digi.163.com/13/0712/16/93JJUOB10 0161MAH.html.

[6]3D打印與制造業(yè)的未來[EB/OL].[2014-08-05].http：//site.douban.com/112017/widget/notes/1521190/note/25597 0067/.

[7]Scalfani，Vincent F.，Sahib，Josh.A Model for Managing 3D Printing Services in Academic Libraries[EB/OL].[2013-10-23].http：//www.istl.org/13-spring/refereed1.html.

[8]多倫多創(chuàng)新圖書館增加3D打印機(jī)為人們服務(wù)[EB/OL].[2014-08-05].http：//www.3dpmall.cn/news/20140124/118 95_1.html.

[9]圖書館和3D打印機(jī)[EB/OL].[2014-08-05].http：//www.siihoo.com/News/3D-Dayinji-Gaodeng-Jiaoyu-Xin-Pianzhang/index_2.html.

[10]3D打印機(jī)圖書館在西英格蘭大學(xué)開張[EB/OL].[2014-08-05].http：//cn.world3dassociation.com/dong/2013-01-24/21645.html.

[11]上海圖書館成為全國(guó)首家引進(jìn)3D打印技術(shù)的圖書館[EB/OL].[2014-08-05].http：//www.nlc.gov.cn/newtsgj/yjdt/2013n/6y_8611/201306/t20130608_74791.htm.

[12]蘇州圖書館引入3D打印機(jī)[EB/OL].[2014-08-05].http：//policy.diannaodian.com/dq/csj/sj/2013/0811/254384.html.

[13]新圖3D打印預(yù)約暫停座位預(yù)約延期[EB/OL].[2014-08-05].http：//news.ziqiang.net/article/16654/.

[14]征集3D打印建模啦！[EB/OL].[2014-08-05].http：//www.library.fudan.edu.cn/main/info/3820.htm.

[15]上海交通大學(xué)圖書館3D打印服務(wù)需求調(diào)查問卷[EB/OL].[2014-08-05].http：//www.sojump.com/report/319287 8.aspx.

[16]“思源杯”3D打印設(shè)計(jì)大賽圓滿落幕[EB/OL].[2014-08-05].http：//www.lib.sjtu.edu.cn/index.php？m=content&c=index&a=show&catid=211&id=875.

[17]創(chuàng)客——電子科技大學(xué)首屆3D打印暨圖書館館徽設(shè)計(jì)大賽即將啟動(dòng)[EB/OL].[2014-03-31].http：//www.lib.uestc.edu.cn/ArticleContent.aspx？ID=1657.

[18]王文敏.3D打印中版權(quán)侵權(quán)的可能性[J].東方企業(yè)文化，2013（4）：266.

[19]張永清.泛在多媒體與圖書館信息服務(wù)的發(fā)展趨勢(shì)[J].圖書館學(xué)刊，2012（9）：84-85.

[20]劉欣靈.3D打印機(jī)及其工作原理[J].網(wǎng)絡(luò)與信息，2012（2）.