3 D打印機(jī)在圖書館服務(wù)中的應(yīng)用與分析

梁 琦

（大連圖書館 遼寧大連 116012）

1 3D打印技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀

3D打印技術(shù)是以計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)模型為藍(lán)本，通過軟件分層離散和數(shù)控成型系統(tǒng)，利用激光束、熱熔噴嘴等方式將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料、細(xì)胞組織等特殊材料進(jìn)行逐層堆積黏結(jié)，最終疊加成型，制造出實(shí)體產(chǎn)品。

目前，由于3D打印機(jī)支持很多種材料，因此它被廣泛應(yīng)用在工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、磨具制造、醫(yī)學(xué)、航空航天、家電食品等不同領(lǐng)域，也將在教育、地理信息系統(tǒng)、人類學(xué)、娛樂等更多的領(lǐng)域產(chǎn)生影響。特別是在教育方面，3D打印同計(jì)算機(jī)一樣，已被數(shù)學(xué)課、生物課、藝術(shù)課、歷史課及文學(xué)課的課堂所采用。如在美國國家科學(xué)基金會、國家科學(xué)數(shù)字圖書館和圖書博物館協(xié)會的資金支持下，美國康奈爾大學(xué)的教授和圖書館管理員們?yōu)閿?shù)字圖書館設(shè)計(jì)了傳動模型（K-MODDL），以便為傳動/運(yùn)動幾何學(xué)和激情發(fā)展史的相關(guān)課程提供開放的多媒體教學(xué)資源。

2 3D打印機(jī)在圖書館服務(wù)之中的應(yīng)用分析

2.1 3D打印機(jī)在圖書館服務(wù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

3D打印技術(shù)為教育行業(yè)注入了新的活力，也為圖書館的用戶服務(wù)提供了新的技術(shù)支持與發(fā)展動力，成為了國內(nèi)外圖書館特別是高校圖書館的一個新的研究與實(shí)踐熱點(diǎn)。

國外圖書館利用3D打印機(jī)中，最典型的實(shí)踐案例是與阿拉巴馬大學(xué)圖書館。一直以為用戶打造電子科研環(huán)境為目標(biāo)的阿拉巴馬大學(xué)圖書館，于2012年年底建立了一個由一臺3D雙頭打印機(jī)、15臺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，以向全校師生提供3D打印特色服務(wù)。阿拉巴馬大學(xué)圖書館的3D打印工作室為了向用戶提供所倡導(dǎo)的開放式服務(wù)，不但樹立了開放式的服務(wù)理念、構(gòu)建了開放式的3D打印機(jī)使用環(huán)境，還實(shí)行開放式的管理模式，制定了用戶培訓(xùn)計(jì)劃與一套作為圖書館工作人員和用戶的培訓(xùn)指南的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序手冊。阿拉巴馬大學(xué)圖書館憑借著3D打印工作室項(xiàng)目在服務(wù)理念、管理模式、項(xiàng)目評估、應(yīng)用推廣等方面的創(chuàng)新，因而獲得了2013年美國斯坦福大學(xué)設(shè)立的全球性研究圖書館創(chuàng)新獎提名。此外，還有如密歇根大學(xué)圖書館、內(nèi)華達(dá)大學(xué)雷諾校區(qū)圖書館、邁阿密大學(xué)圖書館、康內(nèi)爾大學(xué)圖書館等。

相比較國外圖書館的3D打印機(jī)應(yīng)用，國內(nèi)的3D打印機(jī)引進(jìn)時間較晚，且目前主要局限于經(jīng)濟(jì)發(fā)展最快的長三角地區(qū)。2013年5月，上海圖書館宣布正式引進(jìn)兩臺3D打印機(jī)，宣告著3D打印機(jī)真正進(jìn)入到了我國圖書館界。上海圖書館的3D打印機(jī)主要向讀者提供3D打印服務(wù)，與普通的圖書館復(fù)印和打印服務(wù)一樣，用戶只需提供3D打印的數(shù)字文件及費(fèi)用即可，盡管服務(wù)的價格主要以讀者所需打印的3D物件的厚度、精度及打印時間綜合而成，但對收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)還未制定。此外，我國還有蘇州圖書館、上海交通大學(xué)圖書館、復(fù)旦大學(xué)圖書館、武漢大學(xué)圖書館等也在2013年先后引進(jìn)了3D打印機(jī)，其中：蘇州圖書館的3D打印機(jī)（兩臺）系江南嘉捷電梯股份有限公司所捐贈，以讓更多的孩子去體驗(yàn)和了解這一新的技術(shù)；武漢大學(xué)圖書館的3D打印機(jī)（一臺）是由該校2007級城市設(shè)計(jì)學(xué)院城市規(guī)劃專業(yè)畢業(yè)生顧浩其所在工作室為母校所提供的。值得一提的是，國內(nèi)的圖書館在3D打印機(jī)的服務(wù)應(yīng)用中方式多樣，創(chuàng)新點(diǎn)頗多，如復(fù)旦大學(xué)圖書館為了拓寬學(xué)生眼界，普及科技前沿知識，為3D打印愛好者提供展示舞臺，面向全校師生征集具有復(fù)旦元素的3D打印建模，經(jīng)初步篩選，對符合打印要求的作品3D打印后在向全校師生展示；武漢大學(xué)圖書館由于3D打印服務(wù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了學(xué)生需求而建立了預(yù)約制度，并為了鼓勵學(xué)生提供原創(chuàng)作品進(jìn)行3D打印，對原創(chuàng)作品優(yōu)先安排；上海交通大學(xué)圖書館為了讓更多的用戶了解和應(yīng)用3D打印機(jī)而采取了舉辦 “3D打印·從想象到現(xiàn)實(shí)”講座、舉辦“思源杯”3D 打印設(shè)計(jì)大賽、成立“圖書館 3D打印機(jī)小組”等措施。

2.2 3D打印機(jī)在圖書館服務(wù)中的應(yīng)用特點(diǎn)與分析

從以上國內(nèi)外圖書館的3D打印機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀可以看出，盡管3D打印技術(shù)還屬新生事物，3D打印機(jī)的價格也非常昂貴，但國內(nèi)外的圖書館已關(guān)注到了該項(xiàng)技術(shù)與提供打印服務(wù)所帶來的價值，一些經(jīng)濟(jì)較好的圖書館特別是高校圖書館通過采購或捐贈等方式，積極引進(jìn)3D打印機(jī)，并將其運(yùn)用到圖書館學(xué)習(xí)空間構(gòu)建、成立3D打印室等領(lǐng)域，延伸了圖書館的服務(wù)內(nèi)容與領(lǐng)域，也引領(lǐng)了圖書館服務(wù)的未來發(fā)展方向，創(chuàng)新了圖書館服務(wù)模式。仔細(xì)分析國內(nèi)外圖書館的3D打印機(jī)應(yīng)用成功案例，會發(fā)現(xiàn)有著一定的特點(diǎn)，對這些特點(diǎn)的理性分析也將為將來圖書館3D打印機(jī)的更好應(yīng)用提供借鑒與指導(dǎo)。首先，3D打印機(jī)來源廣泛。因?yàn)?D打印機(jī)價格昂貴，加之打印耗材也都是價格居高的合成材料，因而目前進(jìn)行大量的引用還不現(xiàn)實(shí)，國內(nèi)的武漢圖書館與蘇州圖書館通過捐贈方式來配置3D打印機(jī)為我們提供了思路，特別是對于一些有3D打印技術(shù)研究中心、研究實(shí)驗(yàn)室的高校圖書館，還可以拓寬思路，采取與研究中心合作等形式，來為圖書館的3D打印服務(wù)提供發(fā)展路徑；其次，3D打印機(jī)的服務(wù)形式多樣，圖書館3D打印機(jī)提供的不止是簡單的3D打印，而是通過3D打印機(jī)來啟發(fā)用戶的靈感與創(chuàng)新熱情，還可通過如上海交通大學(xué)圖書館建立興趣小組、復(fù)旦大學(xué)圖書館依靠3D打印機(jī)舉辦建模大賽活動等方式豐富3D打印機(jī)的服務(wù)功能；再次，完善的管理制度。阿拉巴馬大學(xué)圖書館所制定的開放管理模式以及圖書館員與用戶培訓(xùn)手冊，都值得后來的圖書館效仿和學(xué)習(xí)。唯一不足的是，從目前的應(yīng)用實(shí)踐來看，對于3D打印機(jī)的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樾杩紤]的因素太多，且許多圖書館都是最近引進(jìn)，因而提供的都是免費(fèi)服務(wù)，制定合理的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)或?qū)⑹俏磥淼囊淮笱芯繜狳c(diǎn)與實(shí)踐探索難點(diǎn)。

2.3 3D打印機(jī)在圖書館服務(wù)之中的應(yīng)用障礙分析

盡管目前3D打印機(jī)已在諸多領(lǐng)域得到了應(yīng)用，業(yè)界對其的發(fā)展也注入了極高的期望，但對以服務(wù)大眾用戶的圖書館特別是公共圖書館來說，在用戶服務(wù)中引入的大量的3D打印機(jī)還存在諸多的障礙，其中，成本、效率、知識產(chǎn)權(quán)及材料選擇等將是不可避免的主要障礙。

（1）成本障礙。復(fù)雜的打印程序、較長的打印時間、極高的機(jī)器保養(yǎng)費(fèi)用、高價的化學(xué)聚合物打印材料等，使得3D打印機(jī)的成本十分昂貴。對主要提供知識與信息的圖書館來說，有限的設(shè)備購置費(fèi)用很難用來購買大量的3D打印機(jī)，在應(yīng)用時還不得不考慮到時間及規(guī)模成本，因此，從短期發(fā)展現(xiàn)狀來看，3D打印機(jī)在成本上沒有優(yōu)勢，只能是圖書館在構(gòu)建體驗(yàn)中心、專業(yè)學(xué)科服務(wù)、學(xué)習(xí)空間構(gòu)建時的一大補(bǔ)充或輔助設(shè)備。

（2）效率障礙。盡管3D打印機(jī)的出現(xiàn)被業(yè)界分析認(rèn)為將對制造業(yè)特別是勞動密集型企業(yè)帶來深遠(yuǎn)的負(fù)面影響，但對圖書館來說，這個觀點(diǎn)還有待商榷。因?yàn)?D打印是一層層來制作物品，如果想把物品制作的更精細(xì)，則需要每層厚度減??；如果想提高打印速度，則需要增加層厚，而這勢必影響產(chǎn)品的精度質(zhì)量。而圖書館需向用戶提供快捷的信息與知識服務(wù)，如果將服務(wù)的產(chǎn)品轉(zhuǎn)向提供經(jīng)3D打印機(jī)打印而成、附加了大量知識元素的實(shí)物模型，服務(wù)的效率是否能得到用戶滿意，都將成為疑問。

（3）知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)障礙。3D打印機(jī)讓資本和工作重組，產(chǎn)品容易被復(fù)制和擴(kuò)散，相關(guān)專利變得難以保護(hù)，盜版幾率大增。對圖書館來說，由于面對廣大的用戶，在應(yīng)用3D打印機(jī)時進(jìn)行相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)的保護(hù)將是無法逃避的問題。

（4）材料障礙。3D打印不是一項(xiàng)高深的技術(shù)，與普通打印的區(qū)別就在于打印材料。目前的打印材料主要是化學(xué)聚合物，為了滿足市場需求，多家企業(yè)已展開了對所需材料的合成與聚合，但目前來看，發(fā)展還并不讓人滿意，材料的數(shù)量還非常有限。如以色列的Object是當(dāng)前3D打印技術(shù)掌握最多打印材料的公司。它已經(jīng)可以使用14種基本材料并在此基礎(chǔ)上混搭出107種材料，兩種材料的混搭使用、上色也已經(jīng)是現(xiàn)實(shí)。但是，這些材料種類與人們生活的大千世界里的材料相比，還相差甚遠(yuǎn)。同時，這些材料的價格也不相同，便宜的幾百元一公斤，最貴的要四萬元左右。如何選擇材料，對包括圖書館在內(nèi)的所有領(lǐng)域都是一大難題。

（5）倫理障礙。3D打印技術(shù)自誕生初期，就讓世界看到了其隱含的一系列擔(dān)憂，其中，倫理問題是主要的擔(dān)心之一。人們都在想，如果世界所有物體、所有事物都可以用來重新打印和復(fù)制，社會的倫理秩序?qū)兊没靵y不堪。對圖書館來說這一點(diǎn)也是障礙與挑戰(zhàn)之一，如何防范和界定，以防為用戶提供的打印產(chǎn)品超出了社會正常的倫理認(rèn)知范疇，必將是3D打印機(jī)廣泛應(yīng)用于圖書館服務(wù)之時需思考的問題之一。

［1］3D 打印［EB/OL］.［2013-10-23］.http://baike.baidu.com/link?url=3RrPbztxerNvBXpQeU_iWExTj4FAzVtnEhV4x Vk0SaGqj3sz9eICenGwkxIW3vriKxz-BUDzKtXbiCPrCs_47K.

［2］憑借Dimension 3D打印機(jī) 康奈爾大學(xué)重現(xiàn)歷史片段［EB/OL］.［2013-10-23］.http://www.3done.cn/thread-597-1-1.html.

［3］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.

［4］Rodgers Library 3D Printing Studio Standard Operating Procedures ［EB/OL］.［2013-10-23］.http://www.lib.ua.edu/sites/default/files/rodgers/Rodgers 3D Printing SOP_V2.0.pdf.

［5］Stanford Prize for Innovation in Research Libraries:2013 SPIRL entries ［EB/OL］.［2013-10-23］.http://library.stanford.edu/projects/stanford-prize-innovation-research-libraries-spirl/2013-spirl-entries.

［6］University of Michigan 3D Lab,Digital Media Commons,A Service of MLibrary ［EB/OL］.［2013-10-23］.http://um3d.dc.umich.edu.

［7］Free,D.University of Nevada-Reno Library offers 3-D printing ［EB/OL］.［2013-10-23］.http://www.unr.edu/nevada-today/news/2012/3d-copier.

［8］Miami University Libraries［EB/OL］.［2013-10-23］.http://www.lib.muohio.edu/computing/3d-printing.

［9］Cornell University Library［EB/OL］.［2013-10-23］.http://www.library.cornell.edu/.

［10］上海圖書館成為全國首家引進(jìn)3D打印技術(shù)的圖書館讀者打印需要支付相應(yīng)費(fèi)用［EB/OL］.［2013-10-23］.http://www.nlc.gov.cn/newtsgj/yjdt/2013n/6y_8611/201306/t20130608_74791.htm.

［11］3D 打印機(jī)正式進(jìn)駐上海圖書館［EB/OL］.［2013-10-23］.http://article.pchome.net/content-1624956.html.

［12］蘇州圖書館引入 3D 打印機(jī)［EB/OL］.［2013-10-23］.http://ssreader.szlib.com/ddlib/publishInfo.shtml?iid=12138&tid=2596.

［13］武漢大學(xué)新圖書館引進(jìn)3D打印機(jī)將投入使用［EB/OL］.［2013-10-23］.http://maker8.com/thread-1967-1-html.

［14］征集 3D 打印建模啦！ ［EB/OL］.［2013-10-23］.http://www.library.fudan.edu.cn/main/info/3820.htm.

［15］講座通知：3D 打印·從想象到現(xiàn)實(shí)［EB/OL］.［2013-10-23］.http://www.lib.sjtu.edu.cn/view.do?id=3993.

［16］“思源杯”3D 打印設(shè)計(jì)大賽在上海交大啟動［EB/OL］.［2013-10-23］.http://news.sjtu.edu.cn/info/1022/145178.htm.

［17］圖書館 3D 打印機(jī)小組招人啦［EB/OL］.［2013-10-23］.http://tieba.baidu.com/p/2497391738.

［18］古麗萍.蓄勢待發(fā)的 3D 打印機(jī)及其發(fā)展［J］.數(shù)碼打印，2011，（10）：64-67.

［19］3d 打印機(jī)［EB/OL］.［2013-10-23］.http：//baike.baidu.com/link?url=JGx7_oWm4Ea-UwCfRRh9mG_63gdVs_hVeG2u7W3WPWq_OZLn0oeXskb9YN112l_KL7QdRY o8a1tVE20hiClgBK.