3D打印技術在圖書館的應用研究

黃海明

（珠海市圖書館，廣東 珠海 519000）

知識經(jīng)濟時代，新技術層出不窮，新產品日新月異，圖書館用戶的信息需求呈現(xiàn)出多樣性、獨特性和個性化特點。3D打印技術作為“第三次工業(yè)革命的重要標志”，已在政府、航天和國防、醫(yī)療設備、高科技、教育業(yè)以及制造業(yè)等領域得到了初步運用。在各級圖書館中適時引進3D打印技術，是現(xiàn)代圖書館適應信息傳播與應用新變化、轉變服務觀念、創(chuàng)新服務模式的一項有益探索。

1 3D打印技術與3D打印機

“3D打印”是通俗叫法，又稱三維打印，在專業(yè)領域又叫“快速成形技術”?？焖俪尚渭夹g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物，是一種集分層制造技術、機械工程、數(shù)控技術、CAD、激光技術、逆向工程技術、材料科學于一體的全新制造技術[1]。

快速成型設備之所以稱之為“3D打印機”，是因為其分層加工的技術原理與噴墨打印十分相似。3D打印與普通打印機相比，普通打印機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打印技術最早出現(xiàn)于20世紀80年代中期的美國。1984年，美國開發(fā)出用三維數(shù)字數(shù)據(jù)打印出3D物體的新技術，1986年，美國誕生了世界上第一家生產3D打印設備的公司3D Systems。此后3D打印概念迅速發(fā)展、擴張和崛起，目前正受到越來越多的關注。2012年英國《經(jīng)濟學人》雜志制作專題論述了當今工業(yè)領域正在經(jīng)歷的第三次革命，認為這次革命是互聯(lián)網(wǎng)和新材料、新能源相結合的工業(yè)革命，3D打印技術市場潛力巨大，是引領未來制造業(yè)發(fā)展趨勢的眾多關鍵技術之一，是第三次工業(yè)革命的重要標志[2]。

2 3D打印機在圖書館服務中的應用

2.1 國外

隨著3D打印技術在各行業(yè)的迅速崛起，國外圖書館越來越倡導和重視使用3D打印機。2013年4月，有機構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，對全世界圖書館采用三維打印技術情況進行了統(tǒng)計分析。在兩個月的數(shù)據(jù)搜索結果中，共有51家圖書館擁有3D打印機，其中公共圖書館（Public Libraries）36家，學術圖書館（Academic Libraries）11家，學校圖書館（School Libraries）兩家，主要分布在美國、加拿大、澳大利亞和歐洲各國，其中，美國就占了74.5%[3]。

目前，3D打印機在國外圖書館中的實際應用主要包括：

2.1.1 制造實驗室（Fab Labs）

就是一個可以讓人們在里面應用數(shù)字以及模擬工具去制造自己想要的東西的低成本實驗室。2011年底，圖書管理員Lauren Smedley在美國紐約州創(chuàng)建了Fayetteville免費圖書館，作為“制作者圖書館”，Smedley建造了一個Fab Labs（制造實驗室），配備有MakerBot3D打印機，為公眾免費提供制作需要的3D打印機和設備[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驗室對持有借書證的市民免費開放，實驗室配有3臺3D打印機、激光切割機和銑床[5]。在澳大利亞，當?shù)卣呀?jīng)在圖書館建立了一個3D打印機實驗室，讓公眾使用和了解這項科技[6]。

2.1.2 創(chuàng)客空間（Hacker Spaces）

可以看作是開放交流的實驗室、工作室、機械加工室，這里的人們有著不同的經(jīng)驗，為了制作或創(chuàng)作他們想要的東西，可以聚會來共享資料和知識。2012年底，美國阿拉巴馬大學圖書館建立了一個由一臺3D雙頭打印機、15臺3D模型設計工作站和相關的附屬設備組成的開放式3D打印工作室，向全校師生提供3D打印特色服務[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，這個數(shù)字創(chuàng)新中心是3D打印機、3D掃描儀、Arduino以及樹莓派的聚集地，主要是為那些想要學習更多關于3D設計和技術的人們提供資源，甚至還提供了3D打印實踐[8]。美國內華達州立大學雷諾分校Mines Building有一所百年建筑Mackay學院，建筑內的科學與工程圖書館成為美國第一個向所有學生、全體教員和公眾提供3D掃描和打印的學術圖書館。這一舉動是Tod Colegrove主任的計劃之一，他想升級圖書館功能，通過可實際動手操作的科學技術，使課本里的知識鼓勵創(chuàng)新性的思想和討論。有了3D打印機，就可以實現(xiàn)從怪異的幻想到可以接觸現(xiàn)實的飛躍。Colegrove認為這些設備促進了教育，是推動DeLaMare圖書館演變的完美媒介[9]。

2.1.3 打印服務（Printing Services）

調查發(fā)現(xiàn)，在51家使用3D打印機的圖書館中，至少有10%的圖書館正在向公眾提供3D打印服務[3]。在英國，2013年3月，西英格蘭大學圖書館接受由3D Systems公司捐贈的3D Touch機型打印機，成為第一家在英國給學生提供3D打印服務的大學圖書館[10]。

2.1.4 3D建模教程（3D Modeling Tutorials）

對于很多高校圖書館來說，3D打印機已經(jīng)成為提升學習和教育必不可少的設備。在哥倫比亞大學建筑系畢業(yè)班的規(guī)劃與保護課上，3D打印機已經(jīng)是學生日常使用的工具?！霸谡麄€陳述里，大部分的學生都有模型和演示，去展示整個設計過程?！杯h(huán)境與規(guī)劃輸出經(jīng)理Carlito Bayne說道，“它向學生和教授展示了結構和優(yōu)勢所在，這種效果是2D演示和圖畫無法達到的，因為他們給你的只是一個視角[9]”。

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

圖書館成為3D打印技術推廣的科普宣傳者，為3D打印愛好者開展關于3D打印技術的論壇、講座、研討會、教學與培訓。上文提到的Fayetteville圖書館計劃為社區(qū)提供免費課程和項目，介紹3D打印技術，開設3D設計軟件課程，電腦編程和 Geek Girl野營[4]。

2.2 國內

國內圖書館對3D打印機的引進稍晚于國外圖書館。在公共圖書館中，上海圖書館在2013年5月引入了兩臺3D打印機，為讀者提供3D打印服務，這是國內圖書館首次引入3D打印機[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兩臺普及型3D打印機，捐贈單位希望通過捐贈及展示活動，讓更多讀者了解和體驗3D打印知識，激發(fā)讀者的設計創(chuàng)意熱情[12]。在高校圖書館中，率先使用3D打印機的有復旦大學圖書館、武漢大學圖書館、上海交通大學圖書館、華中科技大學圖書館、電子科技大學圖書館和鄭州大學西亞斯國際學院圖書館等。目前，國內圖書館對3D打印機的使用仍處于初始階段，向讀者提供的服務主要有：

2.2.1 提供3D打印服務

和普通復印、打印機一樣，3D打印機作為圖書館的一種配置設備，為讀者推出新型打印服務。讀者只需要提交打印的3D的數(shù)字文件，支付相關費用后，就能通過打印機打印出立體物件、模型。大多數(shù)圖書館在使用初期，都是免費試用和體驗。上海圖書館為配合3D打印機服務等新技術的推出，融合3D打印機、觸摸屏、感應器、機器人等科技元素，設置了全新的“創(chuàng)·新空間”創(chuàng)意閱覽室，為讀者的學習研究和創(chuàng)意體驗提供必要的工具，使圖書館成為一個學習、探索以及開拓思維的場所，提高讀者的學習效率和創(chuàng)新能力[11]。武漢大學圖書館3D打印機受到師生追捧，供不應求，推行預約登記服務，鼓勵讀者提供原創(chuàng)作品進行打印，并且對原創(chuàng)作品優(yōu)先安排[13]。

2.2.2 開展3D打印活動

3D打印技術迅速從科研走向應用和市場，引起了科技、制造等各領域和社會公眾的廣泛興趣與關注，一些圖書館為此舉辦專題講座，普及宣傳3D打印技術。2013年3月23日，國家科學圖書館特邀中國科學院自動化研究所專家王飛躍研究員作了題為“3D打印與社會制造”的科普講座。2013年6月21日，佛山圖書館請來畢業(yè)于中國科技大學近代物理系原子核工程專業(yè)的陳賀能，為市民作一場題為“3D打印未來——新型制造技術”的講座。2013年10月15日，清華大學圖書館與Stylesight公司共同舉辦Stylesight趨勢解讀課程“未來并不遙遠——3D打印”專題講座。擁有3D打印機的高校圖書館則創(chuàng)新服務，紛紛開展形式多樣的3D打印活動。復旦大學圖書館面向全校師生征集具有復旦元素的3D打印建模，經(jīng)篩選，將符合打印要求的作品進行3D打印和展示，拓寬學生眼界，普及科技前沿知識，為學校3D打印愛好者提供了展示舞臺[14]。上海交大圖書館則通過開展3D打印服務需求調查、舉辦“3D打印，從想象到現(xiàn)實”講座、“思源杯”3D打印設計大賽、成立“圖書館3D打印機小組”等活動，旨在幫助讀者了解創(chuàng)新本質，培養(yǎng)創(chuàng)新意識，學習創(chuàng)新經(jīng)驗，更有效地提供3D打印服務[15-16]。電子科技大學設立創(chuàng)新學習空間，為讀者提供3D打印機、蘋果電腦、圖形工作站等高新科技產品，推出“創(chuàng)客——電子科技大學首屆3D打印暨圖書館館徽設計大賽”，希望讀者借由學習空間創(chuàng)造性地學習，營造創(chuàng)新學習氛圍[17]。

3 3D打印技術在圖書館的應用對策

綜上所述，3D打印技術目前已經(jīng)在國內外各類型圖書館得到初步應用，但并未大規(guī)模普及，特別是國內，有條件開展3D打印服務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?，F(xiàn)階段制約3D打印機技術在國內圖書館普及和應用的主要障礙包括對3D打印技術引進圖書館的認知不足、設備引進和服務的成本昂貴、機器和材料的多樣性受到限制、知識產權易受侵犯等因素。我們必須采取相應措施，支持和推動這一新技術融入到圖書館的創(chuàng)新服務中去。

3.1 更新觀念，推動3D打印創(chuàng)新服務

2008年中國圖書館學會發(fā)布的《圖書館服務宣言》明確提出，各圖書館要以服務創(chuàng)新應對信息時代的挑戰(zhàn)，為用戶創(chuàng)造更大的價值，推動圖書館持續(xù)發(fā)展。圖書館引進3D打印技術，搭建激發(fā)創(chuàng)意的服務平臺，讓讀者利用這一工具進行創(chuàng)意設計和制作，是網(wǎng)絡時代圖書館構建新型學習環(huán)境、創(chuàng)新服務模式、推動傳統(tǒng)服務轉型的一項有益探索，這應該成為圖書館界的一種普遍共識，并努力付諸實踐。那種認為“圖書館只是信息服務機構，配置3D打印機根本就不是圖書館應該做的”的想法，或者因為3D打印技術在現(xiàn)階段面臨的一些問題而認為“3D打印機就是一個玩意兒”的想法，反映到實踐中是不利于圖書館創(chuàng)新發(fā)展的。

3.2 加強合作，降低3D打印服務成本

至今為止，3D打印技術仍然是一項非常昂貴的技術，國內3D打印在設備、材料和應用上仍有難題，設備購置、材料成本以及技術維護都還非常昂貴，一般的圖書館在經(jīng)濟上難以支撐這樣的應用和服務。現(xiàn)階段，圖書館應該與3D設備供應商、3D打印技術研究中心、產業(yè)聯(lián)盟等單位建立長期合作關系，擴大合作范圍，不斷降低圖書館3D打印引進和服務的成本，提高服務質量，實現(xiàn)多贏局面。在這方面，蘇州圖書館通過接受捐贈方式來配置3D打印機為我們提供了思路。未來，隨著3D打印產業(yè)大發(fā)展，設備造價和耗材成本將越來越低廉的3D打印機，就會像今天的普通打印機一樣，成為圖書館在構建體驗中心、學習空間、創(chuàng)客空間、創(chuàng)意閱覽室和提供專業(yè)學科服務時的必配設備。

3.3 統(tǒng)籌規(guī)劃，探索3D打印特色服務

目前，3D打印在國內仍處于科普階段，產業(yè)化遠未形成，各種家用型或商用型的3D打印機在不同的領域需要使用不同的材料打印出各色各樣的模型和產品，而圖書館作為公益服務單位，不是也不應該是各種不同材料的3D打印機的營銷機構或生產中心。圖書館引進3D打印，主要應著眼于科普教育和學科服務，選擇產品機器和材料的多樣性應受到限制。必須根據(jù)有限資金，統(tǒng)籌規(guī)劃，明確3D打印在本館的服務定位，針對3D打印讀者需求，發(fā)揮館藏優(yōu)勢，構建創(chuàng)意服務空間，制訂服務規(guī)范，開展特色服務。

3.4 嚴格管理，防范3D打印侵權風險

隨著3D打印技術的推廣和利用，其可能引發(fā)的知識產權風險也隨之出現(xiàn)：3D打印技術具有輕松、便捷的復制、共享、修改功能，以及這些功能所生產出的產品，都很可能給侵權盜版者提供機會，或者讓使用者無意間構成侵權。根據(jù)《著作權法》有關規(guī)定，用3D打印機復制其他立體產品的行為，如果打印者將3D產品用于自己欣賞等合理用途，則不構成侵權；若將其用于發(fā)行等商業(yè)用途，則構成侵權[18]。作為提供公益服務的圖書館，面向形形色色的3D打印用戶，應嚴格把控3D打印版權關，提高用戶的版權意識，提前預警有可能發(fā)生的侵權行為。

隨著3D打印技術的發(fā)展，圖書館的創(chuàng)新服務必將得到進一步拓展，3D打印技術在圖書館領域將得到更好的展現(xiàn)，成為推動圖書館構造現(xiàn)代新型服務環(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?。旱谌喂I(yè)革命的重大標志[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打印機將對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打印機為人們服務[EB/OL].[2014-08-05].http：//www.3dpmall.cn/news/20140124/118 95_1.html.

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

[10]3D打印機圖書館在西英格蘭大學開張[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首家引進3D打印技術的圖書館[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[EB/OL].[2014-08-05].http：//policy.diannaodian.com/dq/csj/sj/2013/0811/254384.html.

[13]新圖3D打印預約暫停座位預約延期[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]上海交通大學圖書館3D打印服務需求調查問卷[EB/OL].[2014-08-05].http：//www.sojump.com/report/319287 8.aspx.

[16]“思源杯”3D打印設計大賽圓滿落幕[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——電子科技大學首屆3D打印暨圖書館館徽設計大賽即將啟動[EB/OL].[2014-03-31].http：//www.lib.uestc.edu.cn/ArticleContent.aspx？ID=1657.

[18]王文敏.3D打印中版權侵權的可能性[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的發(fā)展趨勢[J].圖書館學刊，2012（9）：84-85.

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