圖書館引入3D打印的意義和前景之背景和案例調查
魔猴君 行業資訊 2897天前
1 3D 打印服務在圖書館界的興起
3D 打印機出現在 20 世紀 90 年代中期，實際上是利用光固化和紙層疊等技術的快速成型裝置。[1]3D 打印技術真正走進大眾視野是在近兩年，尤其是美國總統奧巴馬在 2012 年和 2013 年的國情咨文中多次提到 3D 打印[2]，引起了國內外的廣泛關注。3D 打印目前主要應用于工業、醫療、建筑、航天和機械制造等。此外，在地理空間領域，3D 打印機可以輕松將 GIS 數據轉化為三維地形及城市景觀模型或沙盤；在教育領域，3D 打印機能夠將抽象概念帶入現實世界，將學生的構思轉變為他們可以捧在手中的真實立體彩色模型，令教學更為生動；在娛樂藝術領域，3D 打印機可根據電子游戲、三維動畫以及其他創作產生的三維數據輕松制作自定義頭像和雕像。[3]
美國法耶特維爾公共圖書館是最早開展 3D 打印服務的圖書館，主要依托于該圖書館的一個制造空間的項目。制造空間的概念發端于世紀之交的歐洲，社會改革的支持者尋求利用最新的軟件和硬件技術進行人與人之間的交流和合作，以此來改變社會。[4]在制造空間中，具有共同興趣（通常包括電腦、技術、科學以及數字化藝術）的人們能夠聚會、社交并且進行協作。制造空間常被視作開放社區的實驗室，整合了機器工廠、工作坊和工作室的元素，人們可以在其中分享資源和知識，以制造事物。[4]2011 年下半年開始，這個概念也開始影響到了美國的公共圖書館，從而催生了法耶特維爾公共圖書館的“發明實驗室”。
隨后，法耶特維爾公共圖書館被密切關注，美國其他的圖書館也相繼開設了制造空間來開展 3D 打印服務。
2 圖書館引入 3D 打印服務的意義
圖書館引入 3D 打印服務的意義并不在于其“新鮮”，而是從文獻服務走向創新服務的重要途徑，是“以人為本”服務理念的進一步延伸，是圖書館社會角色轉變的有益探索，對挖掘讀者隱性知識也有著重要意義。
2.1 從文獻服務走向創新服務的重要途徑
每一次科技革命幾乎都會引起圖書館的服務革新，數字時代的到來讓圖書館從文獻服務過渡到信息服務。3D 打印毫無疑問正在掀起一場新的工業革命，時代的發展需要圖書館走向創新服務。尤其是在我國開展“知識創新工程”、建設創新型國家的進程中，圖書館更應該發揮自身作用，提供知識創新的場所和工具，縮小創新的鴻溝。作為創客空間的主要內容，3D 打印服務的引入不但能夠培養用戶的動手制作能力，還將創新精神滲透到日常服務中，激發全民的創新意識
2.2“以人為本”服務理念的進一步延伸
“以人為本”是圖書館界一向倡導的一種服務理念，美國學者米切爾?戈曼在他的著作《未來的圖書館：夢想? 狂想? 現實》中對圖書館學新五律的闡述全面體現了圖書館為讀者服務、為人類文化服務的人本主義思想。[5]盡管現代圖書館已經采用了大量的信息技術來為讀者服務，但是技術和服務不能完全等同。如何讓技術“為人所用”，把技術和人成功結合成了一個十分迫切的問題。將 3D
打印服務引入圖書館是一種積極的嘗試，由圖書館提供設備和空間來滿足普通讀者參與創造的意愿，使讀者在參與中進行學習和創作，讓讀者成為空間的主人，最大限度地發揮創造力。
2.3 圖書館社會角色轉變的有益探索
1975 年國際圖聯(IFLA)大會以后，保存文化遺產、開展社會教育、傳遞科學信息、開發智力資源便被認為是公共圖書館服務所在地區的傳統四大職能。[6]
而從實際發展情況來看，公共圖書館前三個職能通過館藏建設、文獻借閱、用戶教育、閱讀推廣等多種服務方式基本得以實現，但“開發智力資源”職能一直未能充分體現。[6]在新技術和新環境的沖擊下，公共圖書館從傳統單純地向社區提供圖書、信息、教育轉變到提供信息和物質創造的社會角色是一個必然的趨勢[7]，而 3D 打印服務無疑為這種轉變提供了有益的探索。
2.4 發掘讀者的隱性知識
隱性知識是邁克爾?波蘭尼（Michael Polanyi）在 1958 年從哲學領域提出的概念。隱性知識和顯性知識相對，是指那種我們知道但難以言述的知識。[8]利用 3D 打印服務，讀者能夠將自己的想法和創意變成實體物品，將自己的隱性知識顯性化，使其更容易進行保存、交流和傳播。圖書館可以利用 3D 打印服務充分挖掘館員及用戶中的隱性知識、促進隱性知識的社會化與顯性化，最后達到知識服務與知識創新的目標。[9]
3 國外圖書館 3D 打印服務現狀
達爾豪斯大學圖書情報碩士 Riel Gallant 在個人博客撰文，對世界各地圖書館的 3D 打印服務情況進行了調研。[10]根據其不完全統計，截止 2013 年 4 月，世界范圍內（中國除外）已經有 51 家圖書館擁有 3D 打印設備。
3.1 開展 3D 打印服務的主要國家和圖書館類型
美國占74.5%，法國，德國，英國，芬蘭各站2%，加拿大和澳大利亞各站7.75%
公共圖書館占大部分，其他為學術圖書館和高校圖書館
總體上看，美國開展 3D 打印服務的圖書館占到了 74.5%，澳大利亞和加拿大均占 7.75%，芬蘭、法國、德國、英國和挪威各占 2%。（如圖 1）向來在利用新技術方面走在前列的美國，毫無疑問引領了圖書館的 3D 打印運動。究其原因可能有以下幾個方面：1.美國是 3D 打印技術的誕生地，地緣優勢使得美國的圖書館更早接觸到 3D 打印技術，也更早地思考在圖書館開展 3D 打印服務的可能性。2.許多低端的 3D 打印機制造商如 MakerBot 和 Stratasys 的總部設在美國，這也為美國的圖書館率先裝備 3D 打印機提供了便利。3.由于使用的是英文檢索詞所以檢索結果會不可避免地向說英語的國家傾斜。 4.美國的圖書館數量本身也占有絕對優勢。
這 51 家圖書館涵蓋了公共圖書館、學術圖書館和高校圖書館，其中公共圖書館 36 家，學術圖書館 11 家，高校圖書館 2 家（如圖 2）。學術圖書館（尤其是那些具有較多工程項目的學術圖書館）本應該是開展 3D 打印服務較多的圖書館，因為這些圖書館更容易接觸到 3D 工程設計的專業人員，對 3D 打印服務的需求也更強烈。[10]然而，開展 3D 打印服務的公共圖書館數量卻超過學術圖書館的三倍。筆者認為，在學術圖書館開展 3D 打印服務具有較大的潛力，值得進一步發掘。
3.2 案例分析
筆者在調研過程中，發現國外一些圖書館開展的 3D 打印服務已經較為成熟并且具有良好的社會反響。
3.2.1 內華達州立大學雷諾分校科學與工程圖書館
內華達州立大學雷諾分校科學與工程圖書館是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。這一切都源于該圖書館的主任 Tod Colegrove 關于升級圖書館功能的想法——利用可實際操作的科學技術，讓課本里的知識激發創新思維。[11]
Colegrove 認為之前犯的最大錯誤是讓大量的書籍填充空間，圖書館成為禁止談話、禁止飲食的安靜場所。[11]而現在，是時候把圖書館從過去的使用習慣中解脫出來，使之成為使用者相互交流的場所。為了推進圖書館服務進入新階段，他開始思考利用 3D 打印機來吸引具有創造性的人群。因此，圖書館花費了 3 萬
到 4 萬美元來購置 3D 打印設備，這包括 2 萬美元的 Stratasys uPrint SE Plus 專業打印機、4 千美元的 3DTouch 愛好者機器、3D 掃描機以及一年的打印材料。
學生們利用這些設備打印了大量的物品，包括 Master Yoda 的半身像、錯綜復雜的分子模型、發動機組等等，不同專業的學生們會在打印之余相互討論，一些優秀的打印作品還會被展出。打印機旁邊還有一個 “失望盒子”，用來放置由于打印效果不佳而被丟棄的小件。
David Lankes 在《新型圖書館圖集》中，提出了“交流創造知識理論”。[12]
圖書館作為知識的經營者應該努力成為一個知識中心，支持學生的一切創新活動。 Colegrove 無疑是這一理論的踐行者，學校師生對 3D 打印服務的強大需求證明他的做法是正確的。
3.2.2 達爾豪斯大學圖書館
達爾豪斯大學圖書館的 3D 打印項目最早是由該校的兩名圖書情報碩士——Michael Groenendyk 和 Riel Gallant 提議，在 Joyline Makani 教授和 Donna Bourne-Tyson 館員的幫助下得以實現。
達爾豪斯圖書館的主頁上有 3D 打印服務的詳細介紹，Groenendyk 和 Gallant 二人還在《Library Hi Tech》上發表了一篇文章來詳細介紹該圖書館開展 3D 打印服務的經驗。[13]該圖書館采用的是 MakerBot Replicator 2 型的 3D 打印機，使用安全環保的 PLA 塑料作為打印材料，目前可以打印出 10 種顏色。[14]打印文件一般要求是 STL 格式，其他格式的文件可以通過免費軟件 MeshLab 進行轉化。設計3D 打印文件可以使用 SolidEdge、FreeCAD、 OpenSCAD、Sketchup 等軟件，還可以用 3D 掃描儀來復制一個實物。一般來說，打印一個成品需要 25-50 美分的塑料，對圖書館來說并不算貴。讀者打印時需要繳納 1$/h 的服務費，1 小時大概可以打印一個一英寸的立方體。最終打印的物體不能超過該打印機設定的極限——225 x 145 x 150 毫米或者 8.9 x 5.7 x 5.9 英寸。另外，如果物體包含懸臂結構（物體中的大部分懸在半空）可能會影響打印效果。
為了幫助學生使用和理解這項新技術，圖書館安排有專人在旁邊進行指導。 Dalhousie 圖書館還將創建一個開放獲取知識庫，用來存放學生和教職工創作的 3D 模型。一旦這個線上數據庫建成，用戶就可以分類并共享海量的 3D 打印數據。
3.2.3 哈羅德華盛頓圖書館
芝加哥公共圖書館哈羅德華盛頓分館今年面向公眾開放了制造空間，任何持有借閱證的讀者都可以使用制造空間里的設備。[15] 該館的制造空間配有三臺 MakerBot Replicator 2 型的 3D 打印機、兩臺激光切割機、一臺銑床、一個乙烯銑刀以及一些必要的軟件。目前圖書館已經收到了許多教師和企業家的電郵，詢問相關的合作事項。
根據 PEW2013 年度的調查顯示，73%的用戶去圖書館是為了研究感興趣的課題。[16]可見，公共圖書館在一定程度上需要承擔開放科研的責任。而目前 3D 打印設備的使用存在機構鴻溝——絕大多數制造空間需要交納每月 50-200 美元的會員費或者隸屬于某一科研機構，只有本機構的學生和員工才能使用[17]。
芝加哥公共圖書館的行動打破了創造的壁壘。對數千讀者來說，這不僅使他們可以接觸到個人無法擁有的昂貴設備，而且會得益于和他們一起進行創作并且具有共同興趣的伙伴。由于反響良好，這種對公眾免費的制造空間模式很有可能在未來變得更加普及。
4 國內圖書館 3D 打印服務現狀
根據筆者調研，目前國內開展 3D 打印服務的 3 所圖書館都位于沿海發達地區，內陸地區的圖書館還沒有涉及該項服務。從圖書館的類型上看，包含了公共圖書館和高校圖書館。和國外圖書館開展的 3D 打印服務相比，國內圖書館由于剛剛起步，在服務的內容和形式上都較為單一，主要是作為公共服務的一種來提供科技展示，還沒有全面開展實質性的利用。另外，由于服務政策的滯后，導致國內 3D 打印服務的使用效率不高。
4.1 上海圖書館
上海圖書館是國內首家引進 3D 打印機的公共圖書館。讀者只需要提供相應的 3D 數字文件就可以進行打印。3D 打印的成本主要由物件的厚度、精度、打印時間等綜合而成，具體的收費標準還在制定中。[18]
上海圖書館副館長周德明表示，上圖率先引入 3D 打印機，就是希望能夠為讀者的學習研究和創意體驗提供必要的工具，提高讀者的學習效率和創新能力。[18]上海圖書館還舉行了設計比賽，鼓勵讀者將有想法的設計制作成 3D 實物。另外，圖書館也在考慮請專業人士開設相關的講座，讓更多讀者學會相關技能。
不過，筆者在調研中也注意到在上圖的網站并沒有關于 3D 打印服務的詳細介紹，相應的服務政策也尚未出臺。
4.2 蘇州圖書館
蘇州圖書館的 3D 打印服務主要集中在少兒館，兩臺 3D 打印機均是江南佳捷機電技術研究院捐贈，也是由該企業自主研發。
這兩臺國產的 3D 打印機高 50 厘米、長和寬各 42 厘米，針頭裝在外殼內，針頭上連著帶加熱裝置的噴射頭，噴射頭拖出一根白色塑料絲，針頭下方有一塊可升降的板子。打印的時候，帶加熱裝置的噴射頭將塑料絲融化，然后通過針頭反復噴涂在版子上，最終根據設計圖案打印成立體圖形。這兩臺打印機可以打印長 25 厘米、寬和高各 20 厘米以內的物體，屬于普及型的 3D 打印機。目前，打印一只長 8 厘米、高度和厚度各 3 厘米的貓，要花費約 1 小時。[19]蘇州圖書館希望利用這兩臺設備讓更多家長和孩子們了解 3D 打印知識，體驗科技的進步，激發小讀者們的創造力和想象力。
4.3 上海交通大學圖書館
上海交通大學圖書館為了推廣 3D 打印服務，舉辦了“思源杯”3D 打印設計大賽，利用網上“3D 打印平臺”介紹比賽情況、普及 3D 打印知識和展示同學們的作品。[20]
圖書館希望通過比賽把 3D 打印前沿科技率先在高校圖書館中推廣，讓學生們了解 3D 打印科技將會給人們的生活、工作帶來怎樣的影響，啟發同學們用創新思維發現問題、用智慧方式解決問題。值得一提的是，參賽作品必須是原創作品，通過對學校相關事物的設計展示交大的校容校貌和校友風采。另外，如果非參賽學生需要使用 3D 打印機，只要帶著 STL 或 G-code 格式的文件即可。目前只能打印單色零件，材料采用熱熔 abs，最細加工直徑為 0.8mm。
和其他兩個圖書館相比，上海交通大學圖書館的 3D 打印服務實踐性更強、實用性更高。一方面是由于高校圖書館用戶服務具有較強的教學科研導向性，另一方面得益于上海交大圖書館成功的網站宣傳。
5 圖書館開展 3D 打印服務面臨的挑戰
5.1 必要性的爭議
自從 2011 年底法耶特維爾公共圖書館率先開展 3D 打印服務并引起廣泛關注以來，3D 打印機在越來越多的圖書館出現。這一現象也引起了圖書館界的熱烈討論。
澳大利亞學者 Hugh Rundle 在個人博客上表示反對把類似 3D 打印機這樣的制造工具引進圖書館，他認為“制造空間”的出現偏離了圖書館的使命，只是一種“貨物崇拜和技術狂熱”（Cargo cults and technolust）[21]。這種對實體的偏執和依戀導致了許多圖書館和館員對這項新技術的跟風。在他看來，無形的數據和信息更具有研究利用的價值，也是作為圖書館更應該關注的東西。國內圖書館界也有學者表示 3D 打印機在圖書館并沒有實際需求，只是吸引讀者的一種手段而
已。[22]
然而，支持者也提出了自己的觀點。雪城大學教授 Dave Lankes 認為圖書館員的使命在于幫助本地社區進行知識創造進而改善社會；圖書館的使命也不再只是提供各種資源和服務，而應該積極地幫助用戶提升在各自社區中的創造力。[4]在回答“為什么需要把 3D 打印機設置在圖書館？”時，Lankes 說：“因為圖書館的核心是創造新思想、產生新知識，而非只是收藏。”[23]美國學者 Andromeda
Yelton 認為“圖書館是一種體驗”，制造空間的開設讓讀者體驗了科技的進步和創造的快樂（哪怕僅僅是制造而非創造）[24]。這和國內外許多圖書館開展的“第三空間”運動不謀而合。
圖書館學的先賢阮剛那贊（S. R. Ranganathan）曾經說：“圖書館是成長的有機體”。[4]筆者認為，圖書館不必自我設限在傳統的服務內容，應該與時俱進，開拓思路，積極采用新技術來為讀者提供服務。
來源：中國3D打印網
