3D打印技術(shù)在圖書館應(yīng)用現(xiàn)狀分析

丁正祁　趙辛佩

3D打印技術(shù)在圖書館應(yīng)用現(xiàn)狀分析

丁正祁趙辛佩

論文對3D打印技術(shù)在中美圖書館中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了探討，對3D打印技術(shù)在圖書館應(yīng)用進(jìn)行了局限性分析，分析的內(nèi)容有：3D打印技術(shù)的最終用途、成本，人才、知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)、危險(xiǎn)控制、環(huán)保及產(chǎn)品質(zhì)量等方面的問題。最后指出：3D打印能否革新傳統(tǒng)圖書館的服務(wù)模式，還需要長期的實(shí)踐探索，現(xiàn)在還不能妄下結(jié)論。

3D打印技術(shù)3D建模圖書館局限性

0　前言

如果你足夠關(guān)注科技新聞的話，你會發(fā)現(xiàn)近兩年來有許多關(guān)于3D打印產(chǎn)品的新聞出現(xiàn)在各種媒體，比如美國人打印出一把手槍、英國人自制3D子彈、中國人3D打印實(shí)用建筑等等，使得3D打印逐漸被普通大眾所了解。甚至連美國總統(tǒng)奧巴馬都在2013年的國情咨文中，直接提到了3D打印技術(shù)對美國制造業(yè)未來的重要性，進(jìn)一步擴(kuò)大了“3D打印”的影響，甚至被賦予了推動“第三次工業(yè)革命”的巨大意義［1］。3D打印技術(shù)在過去的幾十年里，由于成本高，主要是大型科研機(jī)構(gòu)和大型企業(yè)在開展3D打印的研究和應(yīng)用業(yè)務(wù)，如今隨著低成本3D打印機(jī)的市售，3D打印應(yīng)用的范圍越來越廣，在圖書館中也得到了初步應(yīng)用，但目前3D 打印技術(shù)還沒有引起國內(nèi)圖書情報(bào)界的廣泛關(guān)注，關(guān)于3D 打印技術(shù)在圖書館應(yīng)用方面的研究文獻(xiàn)也非常鮮見。

1　3D打印技術(shù)簡介

3D打印誕生于上世紀(jì)80年代，在最近幾年有了質(zhì)的飛躍，打印各種產(chǎn)品的新聞層出不窮，逐漸被大眾所熟悉。它是一種快速成型技術(shù)，以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀可粘合的各種材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體。3D打印機(jī)與普通打印機(jī)工作原理基本相同，3D打印機(jī)內(nèi)裝有金屬、陶瓷、塑料、砂等不同材質(zhì)的“打印材料”，通過電腦程序控制，把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計(jì)算機(jī)上的三維設(shè)計(jì)圖紙變成了實(shí)物產(chǎn)品［2］。

2　3D打印技術(shù)在圖書館中的應(yīng)用情況

2.1國外應(yīng)用情況

目前世界上有很多大學(xué)圖書館已經(jīng)引進(jìn)3D打印技術(shù)，如內(nèi)華達(dá)里諾大學(xué)圖書館、達(dá)爾豪西大學(xué)圖書館、邁阿密大學(xué)圖書館和阿拉巴馬大學(xué)圖書館等等。但3D打印技術(shù)起源于美國，世界上使用3D打印技術(shù)的圖書館也以美國為最多，因此以美國為例比較具有代表性。目前全美共有51所圖書館使用了3D打印機(jī)，地域分布上主要集中在美國的東部，尤其是東北部使用3D 打印機(jī)的圖書館分布密度最大［3］。這其中3D打印在阿拉巴馬大學(xué)圖書館的應(yīng)用是個(gè)比較典型的實(shí)踐案例，阿拉巴馬大學(xué)圖書館建立了3D打印工作室，并面向全校師生提供3D打印的特色服務(wù)。這個(gè)3D打印工作室實(shí)行開放式的管理模式，制定了標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序（SOP）手冊，作為圖書館工作人員和讀者的培訓(xùn)指南，并針對用戶設(shè)置了培訓(xùn)計(jì)劃，在完成這一系列程序的過程中，圖書館根據(jù)用戶參與度和軟件掌握度加以評估，通過評估的用戶才被允許通過網(wǎng)上時(shí)間預(yù)訂系統(tǒng)預(yù)約打印時(shí)間。據(jù)阿拉巴馬大學(xué)圖書館統(tǒng)計(jì)，約25%經(jīng)過培訓(xùn)的用戶都成功地打印了自己的3D物品［4］。另外多倫多公共圖書館使用3D打印技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)也值得關(guān)注，其3D打印工作室也實(shí)行開放式的管理模式，并為讀者提供一個(gè)30分鐘的免費(fèi)證書課程，向讀者介紹使用3D打印機(jī)的工作流程、操作規(guī)范以及安全守則，讀者則必須先完成培訓(xùn)課程并取得資格后才能使用3D打印機(jī)。在危險(xiǎn)控制方面還特別規(guī)定讀者不能利用3D打印機(jī)打印違禁品，因此在打印前須先把三維文件交給指定館員核查，通過危險(xiǎn)控制核查后才能打印［5］。

2.2國內(nèi)應(yīng)用情況

國內(nèi)圖書館應(yīng)用3D 打印機(jī)的時(shí)間相對晚了一些，2013年5月上海圖書館在國內(nèi)圖書館界率先引入3D打印機(jī)并對讀者開放，其后蘇州圖書館少兒館、上海交通大學(xué)圖書館、復(fù)旦大學(xué)圖書館、武漢大學(xué)新圖書館和鄭州大學(xué)西亞斯國際學(xué)院新建圖書館也先后引進(jìn)了3D打印機(jī)。目前國內(nèi)只有這6所圖書館使用3D 打印機(jī)，從地域分布上看，多在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)。根據(jù)檢索資料顯示，6所圖書館的3D 打印機(jī)用于學(xué)習(xí)科研、科普展示和提供打印服務(wù)，并在應(yīng)用中進(jìn)行探索。上海圖書館3D打印服務(wù)面向大眾，不收取讀者的使用費(fèi)，但讀者需支付材料費(fèi)并自帶三維設(shè)計(jì)文件。復(fù)旦大學(xué)圖書館通過三維建模大賽活動來擴(kuò)大影響，逐步推出3D打印培訓(xùn)和3D打印服務(wù)體驗(yàn)來普及3D打印知識。武漢大學(xué)圖書館建立了基于原創(chuàng)優(yōu)先的3D打印預(yù)約制度，不足一個(gè)月師生預(yù)約數(shù)就已過百。上海交通大學(xué)圖書館開設(shè)了3D打印科普講座，并在網(wǎng)上開展了上海交通大學(xué)圖書館3D打印服務(wù)需求調(diào)查問卷，在此基礎(chǔ)上舉辦了3D打印設(shè)計(jì)大賽，此外還成立了圖書館3D打印興趣小組。雖然國內(nèi)圖書館應(yīng)用3D打印技術(shù)的時(shí)間不長，在使用培訓(xùn)、制度管理和風(fēng)險(xiǎn)防范上與美國相比還有所差距，但積極通過各種活動來普及前沿科技知識，吸引讀者對3D 打印技術(shù)的關(guān)注，并在這些過程中積極探索，積累經(jīng)驗(yàn)?？傮w來說，由于采購經(jīng)費(fèi)、打印成本和技術(shù)人員等因素的限制，3D打印機(jī)在國內(nèi)圖書館界應(yīng)用還比較少見，但3D打印機(jī)在國內(nèi)圖書館中逐漸推廣開來，吸引廣大讀者的興趣，無疑將有助于加速這一技術(shù)在國內(nèi)的普及和發(fā)展。

2.3整體情況分析

對比中美兩國的應(yīng)用情況，我們可以得到以下幾個(gè)主要共同點(diǎn)：①由于3D打印機(jī)購置和使用成本較高以及專業(yè)技能要求，目前使用3D打印的圖書館多在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)，在地域分布上差距較大。②3D打印機(jī)目前在圖書館使用的主要功能是為了科研、科普以及為讀者提供3D打印服務(wù)，在深層次應(yīng)用上沒有非常成功的實(shí)踐案例。③很少有圖書館對外提供三維設(shè)計(jì)服務(wù)，大多數(shù)圖書館的讀者用戶需自行設(shè)計(jì)三維建模對象。

可見3D打印在圖書館中的應(yīng)用，在國內(nèi)外都還處在探索階段，還沒有明確圖書館使用3D打印的最主要功用是什么。目前的功用僅包括提供3D打印服務(wù)、科普產(chǎn)品展示和科研教學(xué)，雖然延伸了圖書館的服務(wù)范圍，但并未有更深層次的應(yīng)用。試想若等到3D打印機(jī)廣泛普及時(shí)，那時(shí)圖書館使用3D打印機(jī)還能用來做什么，這個(gè)問題值得深思。

3　目前3D打印技術(shù)在圖書館應(yīng)用的局限性分析

3D打印在國內(nèi)外圖書館投入使用已有一段時(shí)間，但畢竟還處在起步階段，一定程度上延伸了圖書館的服務(wù)范圍，在圖書館主要業(yè)務(wù)深層次應(yīng)用上，目前還沒有非常成功的案例可以借鑒和研究，但在這一過程中已有一些問題引起了人們的關(guān)注和思考，下面列舉一些必須克服并值得深入探討的問題。

3.1圖書館應(yīng)用3D 打印技術(shù)的最終用途

目前很多圖書館引進(jìn)3D打印技術(shù)的積極性都很高，但不妨冷靜下來思考，圖書館引進(jìn)3D打印技術(shù)最終用來做什么？每一個(gè)行業(yè)引進(jìn)一項(xiàng)科學(xué)技術(shù)都有一個(gè)最主要的目的，圖書館引進(jìn)3D打印拓展了圖書館的傳統(tǒng)服務(wù)范圍，是圖書館的服務(wù)創(chuàng)新，但能否徹底革新圖書館的傳統(tǒng)模式，目前在國內(nèi)外圖書館界都還存在很大的疑問。從長久來看，如果圖書館3D打印對象一直是三維非書物品的話，那么未來圖書館利用3D打印的功能無異于街邊的打印店，因?yàn)檫@些功能，未來在普通的3D打印店都能實(shí)現(xiàn)，也就不可能革新圖書館的服務(wù)模式。考慮到目前由于材料的限制、高昂的價(jià)格、打印的費(fèi)時(shí)，大批量打印三維電子圖書聽起來似乎還是遙不可及的事情。相反，如果隨著材料科學(xué)的進(jìn)步，不久的將來可能會研發(fā)出適合圖書打印的可回收循環(huán)使用的材料，打印成本大幅下降，三維建模技術(shù)進(jìn)一步大眾化（易于掌握使用，就像現(xiàn)在某些PS工具），再加上比紙質(zhì)耐磨損的優(yōu)點(diǎn)，3D打印出來的圖書比紙質(zhì)圖書更有優(yōu)勢，因此打印三維電子圖書也極有可能會成為未來圖書館3D打印的主流業(yè)務(wù)，那時(shí)圖書館有可能只是少量采購特定的紙質(zhì)圖書，其余則大量采購出版社建模好的三維電子圖書自行打印，這就存在革新圖書館服務(wù)模式的可能性。在這里不是探討數(shù)字化時(shí)代紙質(zhì)圖書是否消亡的問題，只是提出未來圖書館圖書采購使用三維電子圖書打印這一可能性，當(dāng)然如若不久的將來能實(shí)現(xiàn)這一可能，必將對紙質(zhì)圖書帶來新一輪沖擊。

3.23D打印的成本問題

目前使用3D打印技術(shù)的圖書館對外都是采取免費(fèi)使用，只收取材料成本費(fèi)的服務(wù)模式，如果加上3D打印機(jī)的機(jī)械損耗和人工成本的話，使用成本就相當(dāng)高了。高昂的使用價(jià)格也使得很多人對圖書館大規(guī)模使用3D打印的前景并不看好，但筆者對此有不同看法。就目前來說，3D打印確實(shí)存在原材料少、成本高、打印耗時(shí)長等問題，還不能廣泛普及。要在圖書館大規(guī)模應(yīng)用3D打印技術(shù)，適合打印圖書的材料問題就是一大障礙，還需要很長的一段路要走。具體說來，首先3D打印機(jī)本身就價(jià)格不菲，再加上耗材研發(fā)難度大，3D打印耗材的成本很高，其次打印耗時(shí)長效率低，再者打印精度低，產(chǎn)品效果不能令人十分滿意。但只要能不斷降低3D打印機(jī)的價(jià)格并找到合適的耗材解決方案，3D打印技術(shù)在圖書館大規(guī)模應(yīng)用也并不是遙不可期的事情。正如1977年Ken Olsen擔(dān)任數(shù)字設(shè)備公司（這是一家當(dāng)時(shí)世界排名第二的計(jì)算機(jī)供應(yīng)商，僅次于IBM）總裁，當(dāng)被問及為什么公司沒有大舉進(jìn)入個(gè)人電腦市場時(shí)，他說：“沒有任何原因促使用戶在家里擺放一臺計(jì)算機(jī)?！睔v史證明事實(shí)恰恰相反，而數(shù)字設(shè)備公司現(xiàn)今也已不復(fù)存在［6］。

3.3專業(yè)技術(shù)人才緊缺的問題

對3D打印整個(gè)行業(yè)來說，專業(yè)技術(shù)人才急缺，與傳統(tǒng)的辦公軟件相比，數(shù)字建模軟件在技術(shù)方面對于普通人來說還有較高的門檻，并不是非常易用，不能很快上手，需要專業(yè)培訓(xùn)和進(jìn)行大量實(shí)踐。當(dāng)前圖書館應(yīng)用3D打印機(jī)還不能達(dá)到自動設(shè)計(jì)和打印的水平，讀者打印也不可能個(gè)個(gè)都能自行設(shè)計(jì)建模對象，更多的可能還是需要相關(guān)館員的協(xié)助，因此圖書館應(yīng)用3D打印最重要的工作還是在于三維建模設(shè)計(jì)，這就需要大量的時(shí)間并要求館員有三維建模專業(yè)技能，才能克服三維建模設(shè)計(jì)的技術(shù)難題?？紤]到現(xiàn)實(shí)因素，這樣的專業(yè)技能人才在圖書館內(nèi)現(xiàn)在還是極其稀少的，對專業(yè)技能人才的培養(yǎng)成為迫切的任務(wù)，這也是當(dāng)下圖書館是否盡快引進(jìn)3D打印技術(shù)最重要的考量因素之一。

3.4知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)問題

歷史證明很多科學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)都是一把雙刃劍，隨著3D打印技術(shù)的快速發(fā)展，其可能引發(fā)的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)的風(fēng)險(xiǎn)也逐漸引起人們廣泛的關(guān)注，3D打印技術(shù)在改變了資本和工作分配模式的同時(shí)，也挑戰(zhàn)了現(xiàn)有知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)的規(guī)則［7］。3D打印使制造業(yè)的成功不再取決于生產(chǎn)規(guī)模，而是取決于創(chuàng)意，但是模仿者也能快速地推出山寨產(chǎn)品。因?yàn)槲锲酚脭?shù)字文件來描述，就變得很容易復(fù)制和傳播，所以盜版會變得更加容易，再者對3D創(chuàng)意設(shè)計(jì)盜版的界定本身也是一個(gè)難題，隨著開源軟件和非商業(yè)模式的進(jìn)一步發(fā)展，三維打印技術(shù)在知識產(chǎn)權(quán)領(lǐng)域引起的糾紛估計(jì)會更加紛繁。因此急需制定關(guān)于3D打印的法規(guī)來保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)，圖書館也應(yīng)盡力在3D打印技術(shù)應(yīng)用過程中普及相關(guān)的法律知識，提高讀者對知識版權(quán)保護(hù)的法律意識。

3.5效率低批量打印困難

現(xiàn)階段3D打印主要是迎合個(gè)性化的需求，還不適合大規(guī)模批量生產(chǎn)制造，3D打印作為生產(chǎn)方式來廣泛地取代傳統(tǒng)生產(chǎn)模式，短時(shí)間內(nèi)還有很大難度。目前3D技術(shù)的應(yīng)用多局限于高度專門化的需求市場，現(xiàn)階段大多數(shù)3D打印應(yīng)用只是單件產(chǎn)品，其成本和實(shí)用性往往被忽視。具體到圖書館而言，若要在圖書館大批量地打印圖書，由于每本書的頁數(shù)都不在少數(shù)，考慮到目前3D打印機(jī)打印耗時(shí)長效率低下，大批量打印的困難程度可想而知，解決規(guī)?；瘧?yīng)用這一難題，還需要依靠3D打印機(jī)和打印材料的進(jìn)一步的發(fā)展。

3.6危險(xiǎn)控制、環(huán)保及產(chǎn)品質(zhì)量引起關(guān)注

3D手槍和3D子彈的打印成功，引發(fā)了外界對3D打印安全控制的擔(dān)憂。全球首支3D打印手槍的制作者科迪·威爾森（Cody Wilson）提供的3D打印手槍圖紙?jiān)诰W(wǎng)上被下載超過10萬次，以至于美國政府緊急發(fā)出禁令，要求科迪·威爾森關(guān)閉槍支的設(shè)計(jì)圖紙下載。顯然如何控制3D打印技術(shù)不被用來制造危險(xiǎn)品和色情品，是圖書館應(yīng)用3D打印技術(shù)后不可回避的問題。單就環(huán)保健康方面來說，3D打印過程產(chǎn)生的PM2.5顆粒對身體健康的影響，已經(jīng)引起了人們的普遍擔(dān)憂。就象目前廣泛使用的打印機(jī)一樣，3D打印機(jī)在打印過程中也會逸出有毒粉塵，對讀者的身體健康造成威脅（如上海青浦利用3D打印的建筑，原材料玻璃纖維會影響呼吸系統(tǒng)），而這種PM2.5粉塵的逸出是3D 打印過程中無法解決的。此外，3D打印出來的產(chǎn)品精度低，質(zhì)量也讓人擔(dān)憂，如3D打印的槍支在成功發(fā)射子彈之后卻槍支破裂，3D打印的照片一摔就碎，可以想象稍微有點(diǎn)地面沉降，住在3D打印的建筑里面恐怕也會心驚膽戰(zhàn)。因此圖書館在應(yīng)用3D打印時(shí)，應(yīng)對讀者的身體健康進(jìn)行保護(hù)并建立安全監(jiān)督措施，對讀者的打印文件予以檢查和監(jiān)督，確保3D打印不被用來制造違禁物品，在打印過程中應(yīng)盡量減少讀者在打印現(xiàn)場的時(shí)間。

3.7是否收費(fèi)及稅務(wù)問題

現(xiàn)在圖書館的基本服務(wù)模式是從版權(quán)提供商處采購紙質(zhì)和數(shù)字資源的使用權(quán)，然后免費(fèi)提供給讀者使用。未來隨著3D打印在圖書館的廣泛普及，圖書館服務(wù)模式必然會有所改變，扮演的角色也極有可能會轉(zhuǎn)變，圖書館有機(jī)會從服務(wù)提供者變成圖書等商品的實(shí)際生產(chǎn)者。在獲得版權(quán)許可后，根據(jù)讀者需求，圖書館就可以利用3D打印技術(shù)生產(chǎn)出來。而這一過程又牽涉到是否對讀者收取相應(yīng)的費(fèi)用和稅務(wù)問題，目前大多數(shù)圖書館提供的3D打印服務(wù)，都是只收取材料成本費(fèi)，未收取其他的附加費(fèi)用。過去稅務(wù)局和海關(guān)對交易征稅都是基于商品的價(jià)值［8］，但在3D打印廣泛普及后，物品經(jīng)過三維建模，通過3D打印機(jī)和耗材就可打印出所需的物品，出售和購買行為有很大可能會脫離國家稅務(wù)的監(jiān)管，即使收稅，對3D打印產(chǎn)品的價(jià)值如何認(rèn)定，這也迫切要求相關(guān)立法部門針對3D打印生產(chǎn)和銷售展開相應(yīng)的立法和監(jiān)督工作。

4　展望

數(shù)字化、智能化是當(dāng)前產(chǎn)品創(chuàng)新和制造技術(shù)創(chuàng)新的共性，是新工業(yè)革命的核心技術(shù)和理念，圖書館引進(jìn)3D技術(shù)是一種服務(wù)創(chuàng)新，目前還停留在拓展傳統(tǒng)圖書館服務(wù)范圍的階段，3D打印能否革新傳統(tǒng)圖書館的服務(wù)模式，還需要長期的實(shí)踐探索，現(xiàn)在還不能妄下結(jié)論。但可以肯定的是，隨著3D打印技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的圖書館將會使用3D打印機(jī)提供各種各樣的創(chuàng)新服務(wù)，圖書館與時(shí)俱進(jìn)運(yùn)用新的前沿技術(shù)，給讀者帶來新的體驗(yàn)，同時(shí)也促進(jìn)圖書館的服務(wù)模式不斷發(fā)展，進(jìn)而充分發(fā)揮圖書館的價(jià)值所在。

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［2］百度百科.3D打印技術(shù)［EB/OL］.（2014-10-01）［2014-10-16］.http：//baike.baidu.com/view/4117826.html.

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［4］Scalfani V F，Sahib J.A Mode for Managing 3D Printing Services in Academic Libraries［EB/OL］.（2013-10-23）［2014-09-21］.http：//www.istl.org/13-spring/ refereed1.html.

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［7］姚強(qiáng)，王麗平.“萬能制造機(jī)”背后的思考：知識產(chǎn)權(quán)法視野下3D打印技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)分析與對策［EB/OL］.（2013-11-19）［2014-10-11］.http：//www.tj2zy.com/ News/201311/201311191815281.htm.

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丁正祁阜陽師范學(xué)院圖書館助理館員。安徽阜陽，236037。

趙辛佩阜陽師范學(xué)院附屬中學(xué)。安徽阜陽，236037。

The Analysis of 3D Printing Technology in the Situation of Library Application

Ding Zhengqi，Zhao Xinpei

This paper discusses the application status of 3D printing technology in the library，analyzes its using limitations，such as 3D printing technology’s end use，cost，personnel，the protection of intellectual property rights，risk control，environmental protection，product quality，etc.It finally points out that whether 3D printing can innovate the traditional library service mode or not，long-term practice exploration is needed.And we can't jump to conclusions at present.

3D printing technology.3D modeling.Library.Limitations.

G250.78

（2014-11-01編校：鄒婉芬）