基于3D打印技術(shù)的圖書(shū)館服務(wù)創(chuàng)新

李　希（奉節(jié)縣圖書(shū)館，重慶404600）

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基于3D打印技術(shù)的圖書(shū)館服務(wù)創(chuàng)新

李希
（奉節(jié)縣圖書(shū)館，重慶404600）

［摘要］介紹了3D打印技術(shù)，分析了國(guó)內(nèi)外圖書(shū)館3D打印技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，以及圖書(shū)館應(yīng)用3D打印技術(shù)的意義與存在的障礙，最后提出圖書(shū)館應(yīng)從科技展示、營(yíng)造創(chuàng)意空間與嵌入式知識(shí)服務(wù)3個(gè)方面開(kāi)展創(chuàng)新服務(wù)。

［關(guān)鍵詞］3D打印圖書(shū)館服務(wù)創(chuàng)新

當(dāng)前各種新產(chǎn)品、新技術(shù)層出不窮，讀者需求也呈現(xiàn)出多樣化、個(gè)性化的特點(diǎn)。3D打印是當(dāng)前應(yīng)用范圍十分廣泛的技術(shù)，為第三次產(chǎn)業(yè)革命的重要標(biāo)志。2010年《時(shí)代》周刊將以3D打印技術(shù)制造的醫(yī)療器官，納入美國(guó)50佳發(fā)明中。2012年3月美國(guó)政府提出振興實(shí)體經(jīng)濟(jì)的計(jì)劃，并將3D打印技術(shù)作為主要發(fā)展方向。3D打印技術(shù)廣泛應(yīng)用于航空、科研、軍事等領(lǐng)域，也為圖書(shū)館服務(wù)創(chuàng)新提供了技術(shù)支撐。作為傳播新技術(shù)、普及新知識(shí)的公共服務(wù)機(jī)構(gòu)，圖書(shū)館需要不斷完善服務(wù)模式，盡量滿足讀者的多樣化需求。當(dāng)前我國(guó)圖書(shū)館積極引入3D打印技術(shù)，是適應(yīng)科技新變化的必要舉措。

1　3D打印技術(shù)

1.13D打印技術(shù)的產(chǎn)生

3D打印技術(shù)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)建模與逐層疊加的方式將基材結(jié)合起來(lái)，進(jìn)而形成特定三維產(chǎn)品的技術(shù)。Charles Hull于1984年發(fā)明立體光刻技術(shù)，可以看作3D打印的原型［1］。經(jīng)過(guò)三十多年的發(fā)展，3D打印技術(shù)逐漸成熟，應(yīng)用范圍涉及軍事、科研、航空、藝術(shù)設(shè)計(jì)等多個(gè)領(lǐng)域。例如，我國(guó)C919飛機(jī)中的鈦合金部件，就是應(yīng)用3D打印技術(shù)制造的。課堂演示中也可以利用3D打印技術(shù)將抽象的概念變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，構(gòu)造彩色實(shí)體模型，提高教學(xué)的趣味性。

1.23D打印技術(shù)的原理

3D打印與傳統(tǒng)打印技術(shù)存在較大的差異，要求使用者了解材料的特性，掌握三維建模技術(shù)，熟悉打印機(jī)的工作原理。不同的機(jī)器、產(chǎn)品對(duì)3D打印材料的要求也不同，并沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。打印產(chǎn)品前首先需要建模，并通過(guò)CAD軟件進(jìn)行模型分層，每一層投影出相應(yīng)的二維信息。將生物細(xì)胞、金屬等材料加入3D打印機(jī)中，依據(jù)CAD圖像逐層將材料黏合起來(lái)，通過(guò)二維圖形的累積形成三維模型，并對(duì)三維實(shí)體產(chǎn)品進(jìn)行上色、固化等后處理，最終得到滿意的產(chǎn)品，工作流程如圖1所示。3D打印中的關(guān)鍵技術(shù)就是三維建模，需要設(shè)計(jì)者借助計(jì)算機(jī)軟件構(gòu)建模型，并逐層分解以方便打印。

圖1　3D打印的工作流程

1.33D打印技術(shù)的特點(diǎn)

3D打印技術(shù)對(duì)制造行業(yè)帶了巨大的影響，正在逐漸改變制造業(yè)的生產(chǎn)模式。2012年英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)家》雜志指出，3D打印技術(shù)與其他數(shù)字化生產(chǎn)技術(shù)的融合，將掀起第三次產(chǎn)業(yè)革命。3D打印技術(shù)縮短了產(chǎn)品的制造周期，能夠生產(chǎn)外形結(jié)構(gòu)復(fù)雜，通過(guò)傳統(tǒng)制造技術(shù)難以完成的產(chǎn)品，也提升了生產(chǎn)效率。3D打印產(chǎn)品的準(zhǔn)確度較高，目前成型產(chǎn)品的制造精度可控制在0.3毫米左右［2］。同時(shí)3D打印技術(shù)的應(yīng)用滿足了個(gè)性化生產(chǎn)需求，可以加工石材、金屬、高分子聚合物等多種類(lèi)型的材料，對(duì)于新產(chǎn)品的研發(fā)也有重要意義。

2　國(guó)內(nèi)外圖書(shū)館3D打印技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1國(guó)外圖書(shū)館3D打印技術(shù)的應(yīng)用

3D打印技術(shù)主要應(yīng)用于制造業(yè)中，在圖書(shū)館領(lǐng)域的應(yīng)用并不多見(jiàn)。統(tǒng)計(jì)表明，美國(guó)引入3D打印技術(shù)的圖書(shū)館超過(guò)45所，占全球74%的比例，其次為澳大利亞和加拿大，均占7.7%的比例。美國(guó)為最早在圖書(shū)館領(lǐng)域應(yīng)用該技術(shù)的國(guó)家，作為3D打印技術(shù)的發(fā)源地，美國(guó)圖書(shū)館3D打印技術(shù)的應(yīng)用得到政府的大力支持。美國(guó)也擁有大批3D打印機(jī)制造廠家，這就為引進(jìn)3D打印設(shè)備創(chuàng)造了便利。從圖書(shū)館的類(lèi)型來(lái)看，公共圖書(shū)館占70%的比例，學(xué)術(shù)圖書(shū)館占21.56%的比例，其余為高校圖書(shū)館。部分圖書(shū)館開(kāi)展了3D打印的深入研究，并且取得了較好的成效。例如，美國(guó)內(nèi)華達(dá)州立大學(xué)圖書(shū)館率先向全校師生提供3D打印與掃描服務(wù)，圖書(shū)館領(lǐng)導(dǎo)層指出引入3D打印設(shè)備的目的就是吸引更多富有創(chuàng)造力的人才，并且要利用一切可利用的先進(jìn)技術(shù)激發(fā)讀者的創(chuàng)造性思維。而美國(guó)法耶特維爾圖書(shū)館利用3D打印技術(shù)，并整合工作室與工廠元素，構(gòu)建出知識(shí)共享與自由創(chuàng)作的創(chuàng)意空間［3］。

2.2我國(guó)圖書(shū)館3D打印技術(shù)的應(yīng)用

我國(guó)引入3D打印技術(shù)的圖書(shū)館不多，但在3D打印服務(wù)方面已經(jīng)取得了一定的成效。上海圖書(shū)館于2013年引入兩臺(tái)3D打印機(jī)，拉開(kāi)了3D打印技術(shù)在我國(guó)圖書(shū)館的應(yīng)用序幕。上海圖書(shū)館主要應(yīng)用3D打印機(jī)為讀者提供打印服務(wù)，讀者需要提供3D打印相關(guān)的材料與文件，而圖書(shū)館根據(jù)讀者所需打印產(chǎn)品的時(shí)間、精度與厚度等收費(fèi)。同時(shí)上海圖書(shū)館也通過(guò)開(kāi)辦設(shè)計(jì)競(jìng)賽，鼓勵(lì)更多的人將創(chuàng)意打印成三維實(shí)體，并提供相應(yīng)的創(chuàng)意設(shè)計(jì)工作室，以提高讀者的創(chuàng)新創(chuàng)造能力。武漢大學(xué)圖書(shū)館、蘇州圖書(shū)館也于2013年引入3D打印設(shè)備，其中武漢大學(xué)圖書(shū)館推出打印預(yù)約制，并且鼓勵(lì)師生通過(guò)3D打印設(shè)計(jì)更多原創(chuàng)作品。蘇州圖書(shū)館主要將3D打印應(yīng)用于少兒館中，以供孩子們認(rèn)識(shí)與了解3D打印技術(shù)。我國(guó)圖書(shū)館引入3D打印技術(shù)的時(shí)間較晚，從提供3D打印的圖書(shū)館來(lái)看，主要服務(wù)內(nèi)容包括科研教學(xué)、讀者打印等，部分圖書(shū)館也開(kāi)展了構(gòu)建信息空間的實(shí)踐，不斷拓展3D打印技術(shù)的服務(wù)范圍。

2.33D打印技術(shù)整體應(yīng)用情況分析

從全球范圍內(nèi)的統(tǒng)計(jì)資料來(lái)看，只有美國(guó)圖書(shū)館3D打印設(shè)備的應(yīng)用較多，而我國(guó)圖書(shū)館引入時(shí)間較短，還需要不斷實(shí)踐與摸索。當(dāng)前大部分圖書(shū)館主要將3D打印技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)演示、科普展出與讀者服務(wù)中，深層次應(yīng)用的案例較少，表明該技術(shù)在國(guó)內(nèi)外圖書(shū)館的應(yīng)用均處于摸索階段。大部分圖書(shū)館由讀者自行提供打印文件與模型，并沒(méi)有提供三維設(shè)計(jì)服務(wù)［4］。雖然3D打印設(shè)備的價(jià)格相對(duì)較高，但很多圖書(shū)館已經(jīng)認(rèn)識(shí)到該技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，紛紛通過(guò)各種方式引入相關(guān)設(shè)備，并將其應(yīng)用于圖書(shū)館服務(wù)中，豐富了圖書(shū)館的服務(wù)內(nèi)容與模式。從國(guó)內(nèi)外圖書(shū)館應(yīng)用3D打印技術(shù)的成功案例中發(fā)現(xiàn)，3D打印設(shè)備價(jià)格相對(duì)較高，還無(wú)法大面積推廣使用，圖書(shū)館可以采用與科研機(jī)構(gòu)合作的方式共用資源設(shè)備，并且運(yùn)用多樣化的服務(wù)方式啟發(fā)讀者靈感。

3　我國(guó)圖書(shū)館應(yīng)用3D打印技術(shù)的意義與存在的障礙

3D打印技術(shù)的應(yīng)用有助于貫徹落實(shí)“以人為本”的服務(wù)理念，也是履行圖書(shū)館科學(xué)教育、創(chuàng)新教育職能，提高館藏資源利用價(jià)值的需要。但我國(guó)圖書(shū)館在3D打印技術(shù)應(yīng)用方面還存在較多障礙，需要結(jié)合實(shí)際情況探索適宜的應(yīng)對(duì)方法。

3.1我國(guó)圖書(shū)館引入3D打印技術(shù)的意義

圖書(shū)館屬于開(kāi)放性的教學(xué)、科研服務(wù)平臺(tái)，借助3D打印技術(shù)開(kāi)展服務(wù)是順應(yīng)科技進(jìn)步需求的有益嘗試。引入3D打印技術(shù)能夠拓展不同層次用戶的知識(shí)面，并吸引更多的科技愛(ài)好者。圖書(shū)館在為讀者提供文獻(xiàn)資源服務(wù)的同時(shí)，需要引進(jìn)能夠激發(fā)讀者創(chuàng)造性的工具，為讀者營(yíng)造能夠開(kāi)闊思維、啟發(fā)創(chuàng)造靈感的空間，將創(chuàng)新精神融入人們的日常生活中。3D打印技術(shù)的應(yīng)用能夠起到激發(fā)思維的作用，可以讓讀者主動(dòng)參與到創(chuàng)意設(shè)計(jì)中，并且在實(shí)踐中提升創(chuàng)造能力。同時(shí)3D打印技術(shù)能夠建造開(kāi)放式的學(xué)習(xí)交流平臺(tái)，讓不同層次的用戶自由交流，或者分享創(chuàng)意和經(jīng)驗(yàn)，共同利用、分享與創(chuàng)造知識(shí)。此外，3D打印技術(shù)的應(yīng)用豐富了圖書(shū)館的服務(wù)內(nèi)容，為圖書(shū)館服務(wù)創(chuàng)新奠定了基礎(chǔ)，也有助于圖書(shū)館挖掘用戶群體中存在的隱性知識(shí)。圖書(shū)館可以運(yùn)用3D建模競(jìng)賽、3D打印知識(shí)講座等方式，引導(dǎo)更多的讀者了解并掌握該技術(shù)，培養(yǎng)讀者的動(dòng)手制作能力與創(chuàng)新意識(shí)。

3.2我國(guó)圖書(shū)館3D打印技術(shù)應(yīng)用中存在的障礙

雖然我國(guó)圖書(shū)館在3D打印技術(shù)應(yīng)用方面積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，業(yè)界也寄予了很高的期望，但由于知識(shí)產(chǎn)權(quán)、材料等方面的因素，導(dǎo)致圖書(shū)館在實(shí)際應(yīng)用方面存在諸多障礙，具體表現(xiàn)在：①版權(quán)保護(hù)。3D打印技術(shù)在激發(fā)創(chuàng)意、提高制造效率的同時(shí)，也可能引發(fā)版權(quán)保護(hù)問(wèn)題。3D打印技術(shù)讓人們能夠迅速得到創(chuàng)意產(chǎn)品，但這種以數(shù)字化方式描述實(shí)體物品的技術(shù)，很容易導(dǎo)致復(fù)制品泛濫。加上很難分辨是否為山寨品，這就容易引發(fā)版權(quán)糾紛［5］。鑒于此需要國(guó)家出臺(tái)相關(guān)法規(guī)，提高大眾的版權(quán)保護(hù)意識(shí)，為創(chuàng)意創(chuàng)新?tīng)I(yíng)造良好的環(huán)境。②材料選擇。3D打印的原理并不復(fù)雜，但目前可選的材料不多，且材料合成工藝并不成熟。加上不同類(lèi)型的材料性質(zhì)、價(jià)格不盡相同，如何處理這些材料是當(dāng)前需要研究的熱點(diǎn)。③成本偏高。我國(guó)圖書(shū)館為讀者提供的3D打印服務(wù)是免費(fèi)的，只會(huì)收取部分材料費(fèi)用。由于3D打印本身價(jià)格昂貴，維修管理成本較高且耗時(shí)長(zhǎng)，極大阻礙了該技術(shù)的廣泛推廣。④技能培訓(xùn)。3D打印屬于新生事物，需要圖書(shū)館加強(qiáng)對(duì)館員的技能培訓(xùn)，以提高館員的操作能力與服務(wù)水平。對(duì)于館員而言學(xué)習(xí)3D打印機(jī)的操作方法并不難，但如何進(jìn)行三維設(shè)計(jì)、如何處理3D打印數(shù)據(jù)，還需要加強(qiáng)學(xué)習(xí)并提高實(shí)踐能力。

4　圖書(shū)館基于3D打印技術(shù)的服務(wù)創(chuàng)新方向

3D打印技術(shù)的發(fā)展與日益普及，為人們提供了一個(gè)可以自由編輯創(chuàng)意的空間，也是未來(lái)我國(guó)圖書(shū)館服務(wù)模式革新的主要方向。圖書(shū)館應(yīng)努力克服3D打印應(yīng)用中存在的障礙，分析與3D打印相適應(yīng)的管理制度與人員配置，借助新技術(shù)開(kāi)辟全新的服務(wù)模式，進(jìn)而帶給讀者全新的服務(wù)體驗(yàn)。

4.1以科技展示拓展科研服務(wù)模式

當(dāng)前我國(guó)圖書(shū)館在3D打印技術(shù)培訓(xùn)、操作規(guī)范與風(fēng)險(xiǎn)管理方面與國(guó)外還存在差距，但通過(guò)科普知識(shí)推廣等活動(dòng)，吸引了大批讀者對(duì)3D打印技術(shù)的關(guān)注，也在實(shí)踐中積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。而對(duì)于國(guó)外很多圖書(shū)館而言，3D打印技術(shù)已經(jīng)成為讀者展示科研作品的主要工具［6］。與傳統(tǒng)的模型制作方式相比，3D打印的精確度與效率均更高，如哈佛大學(xué)已經(jīng)將3D打印應(yīng)用于細(xì)胞核仿制中。信息技術(shù)的發(fā)展改變了科研交流與服務(wù)方式，也擴(kuò)展了科研合作的范圍。圖書(shū)館引入3D打印技術(shù)能夠吸引更多不同學(xué)科領(lǐng)域的科研工作者，為具有相同興趣的人搭建科研交流平臺(tái)，促進(jìn)不同科研機(jī)構(gòu)的溝通合作。3D打印也能夠?qū)⒉煌I(lǐng)域的研究者匯聚在一起，促進(jìn)學(xué)科的交叉融合，進(jìn)而創(chuàng)造出全新的知識(shí)。此外，在科研教學(xué)過(guò)程中經(jīng)常需要現(xiàn)場(chǎng)演示，圖書(shū)館可以3D打印技術(shù)構(gòu)建三維模型，通過(guò)多角度的展示加深記憶，為科研教學(xué)提供更為可視化的展示方法。

4.2以3D打印技術(shù)營(yíng)造創(chuàng)意空間

圖書(shū)館可與創(chuàng)意機(jī)構(gòu)合作，結(jié)合自身運(yùn)作情況以及3D打印技術(shù)的特點(diǎn)，選擇閑置空間設(shè)計(jì)創(chuàng)意交流基地，并配置相應(yīng)的3D打印設(shè)備，加強(qiáng)館員3D打印專(zhuān)業(yè)技能培訓(xùn)，為讀者提供創(chuàng)意空間服務(wù)，如圖2所示。創(chuàng)意空間是讀者相互交流討論、共同合作并分享創(chuàng)意的場(chǎng)所，其中需要配置的設(shè)備包括計(jì)算機(jī)、3D打印機(jī)、3D打印掃描儀等，也有與建模相關(guān)的軟硬件設(shè)備。圖書(shū)館員需要掌握CAD制圖，明確三維建模的原理與3D打印服務(wù)的具體步驟。制定創(chuàng)意空間的人員、設(shè)備與服務(wù)管理規(guī)范，組織3D打印技術(shù)愛(ài)好者、IT人士成立志愿服務(wù)團(tuán)隊(duì)，與圖書(shū)館員一同開(kāi)展服務(wù)工作，為創(chuàng)意空間的運(yùn)作提供支撐。構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)在線交流平臺(tái)，開(kāi)設(shè)虛擬網(wǎng)絡(luò)論壇，由館員定期推送與3D打印相關(guān)的知識(shí)，要求讀者依據(jù)規(guī)范操作，并加強(qiáng)館員與讀者之間的溝通，并為讀者之間的創(chuàng)意交流、作品展示提供便利。圖書(shū)館也需要定期組織開(kāi)展創(chuàng)意作品展示、文化交流活動(dòng)，以吸引更多的讀者參與到創(chuàng)意設(shè)計(jì)中，提升圖書(shū)館的影響力。例如，復(fù)旦大學(xué)圖書(shū)館以3D打印技術(shù)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)出向所有讀者開(kāi)放的數(shù)字創(chuàng)意空間，讀者通過(guò)專(zhuān)業(yè)課程培訓(xùn)后，就可以依據(jù)操作規(guī)范使用其中的3D打印設(shè)備。這樣不僅讓普通讀者能夠接觸高新設(shè)備，也能夠激發(fā)大眾的創(chuàng)新興趣。

圖2　圖書(shū)館基于3D打印技術(shù)的創(chuàng)意空間

4.3推出嵌入式知識(shí)服務(wù)

創(chuàng)新思維是人類(lèi)最為重要的智力資源，而3D打印是獲得創(chuàng)新模型的重要工具［7］。圖書(shū)館主動(dòng)嵌入讀者科研、學(xué)習(xí)與工作全過(guò)程中，構(gòu)建與讀者所處環(huán)境類(lèi)似的虛擬空間，深入了解讀者的個(gè)性化需求，并提供必要服務(wù)的方式就是嵌入式知識(shí)服務(wù)。要實(shí)現(xiàn)這種服務(wù)模式，圖書(shū)館可通過(guò)合作交互的方式吸引更多智慧群體，依托3D打印技術(shù)構(gòu)建嵌入式知識(shí)實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)而有效嵌入讀者創(chuàng)新設(shè)計(jì)過(guò)程中，聚合讀者所需的智慧資源。圖書(shū)館也可以安排專(zhuān)業(yè)人士為讀者提供3D打印操作指導(dǎo)，并構(gòu)建3D打印數(shù)據(jù)知識(shí)庫(kù)，整合多個(gè)領(lǐng)域的創(chuàng)意資源，為創(chuàng)意人士的構(gòu)思創(chuàng)作提供智力支持，進(jìn)而保障創(chuàng)意作品變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。或者成立3D打印工作室，安排專(zhuān)人嵌入讀者創(chuàng)新設(shè)計(jì)中，幫助他們減少實(shí)踐操作中存在的問(wèn)題，以盡快獲得創(chuàng)意產(chǎn)品。

5　結(jié)語(yǔ)

3D打印改變了工業(yè)制造與生產(chǎn)方式，也是21世紀(jì)具有顛覆意義的技術(shù)。圖書(shū)館引進(jìn)3D打印技術(shù)是適應(yīng)技術(shù)創(chuàng)新的需求，也是體現(xiàn)科學(xué)知識(shí)教育的需求。我國(guó)圖書(shū)館目前還處于3D技術(shù)摸索階段，需要通過(guò)不斷實(shí)踐完善服務(wù)體制。相信隨著3D打印技術(shù)的進(jìn)步，其在圖書(shū)館領(lǐng)域的應(yīng)用將更為廣泛，也將成為營(yíng)造良好信息服務(wù)環(huán)境的有效工具。

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李希女，1972年生。本科學(xué)歷，館員。研究方向：圖書(shū)館管理、圖書(shū)館情報(bào)。

［分類(lèi)號(hào)］G250.7

收稿日期：（2015-11-20；責(zé)編：徐向東。）