图书馆引入3D打印的意义和前景之背景和案例调查
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1 3D 打印服务在图书馆界的兴起
3D 打印机出现在 20 世纪 90 年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。[1]3D 打印技术真正走进大众视野是在近两年，尤其是美国总统奥巴马在 2012 年和 2013 年的国情咨文中多次提到 3D 打印[2]，引起了国内外的广泛关注。3D 打印目前主要应用于工业、医疗、建筑、航天和机械制造等。此外，在地理空间领域，3D 打印机可以轻松将 GIS 数据转化为三维地形及城市景观模型或沙盘；在教育领域，3D 打印机能够将抽象概念带入现实世界，将学生的构思转变为他们可以捧在手中的真实立体彩色模型，令教学更为生动；在娱乐艺术领域，3D 打印机可根据电子游戏、三维动画以及其他创作产生的三维数据轻松制作自定义头像和雕像。[3]
美国法耶特维尔公共图书馆是最早开展 3D 打印服务的图书馆，主要依托于该图书馆的一个制造空间的项目。制造空间的概念发端于世纪之交的欧洲，社会改革的支持者寻求利用最新的软件和硬件技术进行人与人之间的交流和合作，以此来改变社会。[4]在制造空间中，具有共同兴趣（通常包括电脑、技术、科学以及数字化艺术）的人们能够聚会、社交并且进行协作。制造空间常被视作开放社区的实验室，整合了机器工厂、工作坊和工作室的元素，人们可以在其中分享资源和知识，以制造事物。[4]2011 年下半年开始，这个概念也开始影响到了美国的公共图书馆，从而催生了法耶特维尔公共图书馆的“发明实验室”。
随后，法耶特维尔公共图书馆被密切关注，美国其他的图书馆也相继开设了制造空间来开展 3D 打印服务。
2 图书馆引入 3D 打印服务的意义
图书馆引入 3D 打印服务的意义并不在于其“新鲜”，而是从文献服务走向创新服务的重要途径，是“以人为本”服务理念的进一步延伸，是图书馆社会角色转变的有益探索，对挖掘读者隐性知识也有着重要意义。
2.1 从文献服务走向创新服务的重要途径
每一次科技革命几乎都会引起图书馆的服务革新，数字时代的到来让图书馆从文献服务过渡到信息服务。3D 打印毫无疑问正在掀起一场新的工业革命，时代的发展需要图书馆走向创新服务。尤其是在我国开展“知识创新工程”、建设创新型国家的进程中，图书馆更应该发挥自身作用，提供知识创新的场所和工具，缩小创新的鸿沟。作为创客空间的主要内容，3D 打印服务的引入不但能够培养用户的动手制作能力，还将创新精神渗透到日常服务中，激发全民的创新意识
2.2“以人为本”服务理念的进一步延伸
“以人为本”是图书馆界一向倡导的一种服务理念，美国学者米切尔•戈曼在他的著作《未来的图书馆：梦想• 狂想• 现实》中对图书馆学新五律的阐述全面体现了图书馆为读者服务、为人类文化服务的人本主义思想。[5]尽管现代图书馆已经采用了大量的信息技术来为读者服务，但是技术和服务不能完全等同。如何让技术“为人所用”，把技术和人成功结合成了一个十分迫切的问题。将 3D
打印服务引入图书馆是一种积极的尝试，由图书馆提供设备和空间来满足普通读者参与创造的意愿，使读者在参与中进行学习和创作，让读者成为空间的主人，最大限度地发挥创造力。
2.3 图书馆社会角色转变的有益探索
1975 年国际图联(IFLA)大会以后，保存文化遗产、开展社会教育、传递科学信息、开发智力资源便被认为是公共图书馆服务所在地区的传统四大职能。[6]
而从实际发展情况来看，公共图书馆前三个职能通过馆藏建设、文献借阅、用户教育、阅读推广等多种服务方式基本得以实现，但“开发智力资源”职能一直未能充分体现。[6]在新技术和新环境的冲击下，公共图书馆从传统单纯地向社区提供图书、信息、教育转变到提供信息和物质创造的社会角色是一个必然的趋势[7]，而 3D 打印服务无疑为这种转变提供了有益的探索。
2.4 发掘读者的隐性知识
隐性知识是迈克尔•波兰尼（Michael Polanyi）在 1958 年从哲学领域提出的概念。隐性知识和显性知识相对，是指那种我们知道但难以言述的知识。[8]利用 3D 打印服务，读者能够将自己的想法和创意变成实体物品，将自己的隐性知识显性化，使其更容易进行保存、交流和传播。图书馆可以利用 3D 打印服务充分挖掘馆员及用户中的隐性知识、促进隐性知识的社会化与显性化，最后达到知识服务与知识创新的目标。[9]
3 国外图书馆 3D 打印服务现状
达尔豪斯大学图书情报硕士 Riel Gallant 在个人博客撰文，对世界各地图书馆的 3D 打印服务情况进行了调研。[10]根据其不完全统计，截止 2013 年 4 月，世界范围内（中国除外）已经有 51 家图书馆拥有 3D 打印设备。
3.1 开展 3D 打印服务的主要国家和图书馆类型
美国占74.5%，法国，德国，英国，芬兰各站2%，加拿大和澳大利亚各站7.75%
公共图书馆占大部分，其他为学术图书馆和高校图书馆
总体上看，美国开展 3D 打印服务的图书馆占到了 74.5%，澳大利亚和加拿大均占 7.75%，芬兰、法国、德国、英国和挪威各占 2%。（如图 1）向来在利用新技术方面走在前列的美国，毫无疑问引领了图书馆的 3D 打印运动。究其原因可能有以下几个方面：1.美国是 3D 打印技术的诞生地，地缘优势使得美国的图书馆更早接触到 3D 打印技术，也更早地思考在图书馆开展 3D 打印服务的可能性。2.许多低端的 3D 打印机制造商如 MakerBot 和 Stratasys 的总部设在美国，这也为美国的图书馆率先装备 3D 打印机提供了便利。3.由于使用的是英文检索词所以检索结果会不可避免地向说英语的国家倾斜。 4.美国的图书馆数量本身也占有绝对优势。
这 51 家图书馆涵盖了公共图书馆、学术图书馆和高校图书馆，其中公共图书馆 36 家，学术图书馆 11 家，高校图书馆 2 家（如图 2）。学术图书馆（尤其是那些具有较多工程项目的学术图书馆）本应该是开展 3D 打印服务较多的图书馆，因为这些图书馆更容易接触到 3D 工程设计的专业人员，对 3D 打印服务的需求也更强烈。[10]然而，开展 3D 打印服务的公共图书馆数量却超过学术图书馆的三倍。笔者认为，在学术图书馆开展 3D 打印服务具有较大的潜力，值得进一步发掘。
3.2 案例分析
笔者在调研过程中，发现国外一些图书馆开展的 3D 打印服务已经较为成熟并且具有良好的社会反响。
3.2.1 内华达州立大学雷诺分校科学与工程图书馆
内华达州立大学雷诺分校科学与工程图书馆是美国第一个向所有学生、全体教员和公众提供 3D 扫描和打印的学术图书馆。这一切都源于该图书馆的主任 Tod Colegrove 关于升级图书馆功能的想法——利用可实际操作的科学技术，让课本里的知识激发创新思维。[11]
Colegrove 认为之前犯的最大错误是让大量的书籍填充空间，图书馆成为禁止谈话、禁止饮食的安静场所。[11]而现在，是时候把图书馆从过去的使用习惯中解脱出来，使之成为使用者相互交流的场所。为了推进图书馆服务进入新阶段，他开始思考利用 3D 打印机来吸引具有创造性的人群。因此，图书馆花费了 3 万
到 4 万美元来购置 3D 打印设备，这包括 2 万美元的 Stratasys uPrint SE Plus 专业打印机、4 千美元的 3DTouch 爱好者机器、3D 扫描机以及一年的打印材料。
学生们利用这些设备打印了大量的物品，包括 Master Yoda 的半身像、错综复杂的分子模型、发动机组等等，不同专业的学生们会在打印之余相互讨论，一些优秀的打印作品还会被展出。打印机旁边还有一个 “失望盒子”，用来放置由于打印效果不佳而被丢弃的小件。
David Lankes 在《新型图书馆图集》中，提出了“交流创造知识理论”。[12]
图书馆作为知识的经营者应该努力成为一个知识中心，支持学生的一切创新活动。 Colegrove 无疑是这一理论的践行者，学校师生对 3D 打印服务的强大需求证明他的做法是正确的。
3.2.2 达尔豪斯大学图书馆
达尔豪斯大学图书馆的 3D 打印项目最早是由该校的两名图书情报硕士——Michael Groenendyk 和 Riel Gallant 提议，在 Joyline Makani 教授和 Donna Bourne-Tyson 馆员的帮助下得以实现。
达尔豪斯图书馆的主页上有 3D 打印服务的详细介绍，Groenendyk 和 Gallant 二人还在《Library Hi Tech》上发表了一篇文章来详细介绍该图书馆开展 3D 打印服务的经验。[13]该图书馆采用的是 MakerBot Replicator 2 型的 3D 打印机，使用安全环保的 PLA 塑料作为打印材料，目前可以打印出 10 种颜色。[14]打印文件一般要求是 STL 格式，其他格式的文件可以通过免费软件 MeshLab 进行转化。设计3D 打印文件可以使用 SolidEdge、FreeCAD、 OpenSCAD、Sketchup 等软件，还可以用 3D 扫描仪来复制一个实物。一般来说，打印一个成品需要 25-50 美分的塑料，对图书馆来说并不算贵。读者打印时需要缴纳 1$/h 的服务费，1 小时大概可以打印一个一英寸的立方体。最终打印的物体不能超过该打印机设定的极限——225 x 145 x 150 毫米或者 8.9 x 5.7 x 5.9 英寸。另外，如果物体包含悬臂结构（物体中的大部分悬在半空）可能会影响打印效果。
为了帮助学生使用和理解这项新技术，图书馆安排有专人在旁边进行指导。 Dalhousie 图书馆还将创建一个开放获取知识库，用来存放学生和教职工创作的 3D 模型。一旦这个线上数据库建成，用户就可以分类并共享海量的 3D 打印数据。
3.2.3 哈罗德华盛顿图书馆
芝加哥公共图书馆哈罗德华盛顿分馆今年面向公众开放了制造空间，任何持有借阅证的读者都可以使用制造空间里的设备。[15] 该馆的制造空间配有三台 MakerBot Replicator 2 型的 3D 打印机、两台激光切割机、一台铣床、一个乙烯铣刀以及一些必要的软件。目前图书馆已经收到了许多教师和企业家的电邮，询问相关的合作事项。
根据 PEW2013 年度的调查显示，73%的用户去图书馆是为了研究感兴趣的课题。[16]可见，公共图书馆在一定程度上需要承担开放科研的责任。而目前 3D 打印设备的使用存在机构鸿沟——绝大多数制造空间需要交纳每月 50-200 美元的会员费或者隶属于某一科研机构，只有本机构的学生和员工才能使用[17]。
芝加哥公共图书馆的行动打破了创造的壁垒。对数千读者来说，这不仅使他们可以接触到个人无法拥有的昂贵设备，而且会得益于和他们一起进行创作并且具有共同兴趣的伙伴。由于反响良好，这种对公众免费的制造空间模式很有可能在未来变得更加普及。
4 国内图书馆 3D 打印服务现状
根据笔者调研，目前国内开展 3D 打印服务的 3 所图书馆都位于沿海发达地区，内陆地区的图书馆还没有涉及该项服务。从图书馆的类型上看，包含了公共图书馆和高校图书馆。和国外图书馆开展的 3D 打印服务相比，国内图书馆由于刚刚起步，在服务的内容和形式上都较为单一，主要是作为公共服务的一种来提供科技展示，还没有全面开展实质性的利用。另外，由于服务政策的滞后，导致国内 3D 打印服务的使用效率不高。
4.1 上海图书馆
上海图书馆是国内首家引进 3D 打印机的公共图书馆。读者只需要提供相应的 3D 数字文件就可以进行打印。3D 打印的成本主要由物件的厚度、精度、打印时间等综合而成，具体的收费标准还在制定中。[18]
上海图书馆副馆长周德明表示，上图率先引入 3D 打印机，就是希望能够为读者的学习研究和创意体验提供必要的工具，提高读者的学习效率和创新能力。[18]上海图书馆还举行了设计比赛，鼓励读者将有想法的设计制作成 3D 实物。另外，图书馆也在考虑请专业人士开设相关的讲座，让更多读者学会相关技能。
不过，笔者在调研中也注意到在上图的网站并没有关于 3D 打印服务的详细介绍，相应的服务政策也尚未出台。
4.2 苏州图书馆
苏州图书馆的 3D 打印服务主要集中在少儿馆，两台 3D 打印机均是江南佳捷机电技术研究院捐赠，也是由该企业自主研发。
这两台国产的 3D 打印机高 50 厘米、长和宽各 42 厘米，针头装在外壳内，针头上连着带加热装置的喷射头，喷射头拖出一根白色塑料丝，针头下方有一块可升降的板子。打印的时候，带加热装置的喷射头将塑料丝融化，然后通过针头反复喷涂在版子上，最终根据设计图案打印成立体图形。这两台打印机可以打印长 25 厘米、宽和高各 20 厘米以内的物体，属于普及型的 3D 打印机。目前，打印一只长 8 厘米、高度和厚度各 3 厘米的猫，要花费约 1 小时。[19]苏州图书馆希望利用这两台设备让更多家长和孩子们了解 3D 打印知识，体验科技的进步，激发小读者们的创造力和想象力。
4.3 上海交通大学图书馆
上海交通大学图书馆为了推广 3D 打印服务，举办了“思源杯”3D 打印设计大赛，利用网上“3D 打印平台”介绍比赛情况、普及 3D 打印知识和展示同学们的作品。[20]
图书馆希望通过比赛把 3D 打印前沿科技率先在高校图书馆中推广，让学生们了解 3D 打印科技将会给人们的生活、工作带来怎样的影响，启发同学们用创新思维发现问题、用智慧方式解决问题。值得一提的是，参赛作品必须是原创作品，通过对学校相关事物的设计展示交大的校容校貌和校友风采。另外，如果非参赛学生需要使用 3D 打印机，只要带着 STL 或 G-code 格式的文件即可。目前只能打印单色零件，材料采用热熔 abs，最细加工直径为 0.8mm。
和其他两个图书馆相比，上海交通大学图书馆的 3D 打印服务实践性更强、实用性更高。一方面是由于高校图书馆用户服务具有较强的教学科研导向性，另一方面得益于上海交大图书馆成功的网站宣传。
5 图书馆开展 3D 打印服务面临的挑战
5.1 必要性的争议
自从 2011 年底法耶特维尔公共图书馆率先开展 3D 打印服务并引起广泛关注以来，3D 打印机在越来越多的图书馆出现。这一现象也引起了图书馆界的热烈讨论。
澳大利亚学者 Hugh Rundle 在个人博客上表示反对把类似 3D 打印机这样的制造工具引进图书馆，他认为“制造空间”的出现偏离了图书馆的使命，只是一种“货物崇拜和技术狂热”（Cargo cults and technolust）[21]。这种对实体的偏执和依恋导致了许多图书馆和馆员对这项新技术的跟风。在他看来，无形的数据和信息更具有研究利用的价值，也是作为图书馆更应该关注的东西。国内图书馆界也有学者表示 3D 打印机在图书馆并没有实际需求，只是吸引读者的一种手段而
已。[22]
然而，支持者也提出了自己的观点。雪城大学教授 Dave Lankes 认为图书馆员的使命在于帮助本地社区进行知识创造进而改善社会；图书馆的使命也不再只是提供各种资源和服务，而应该积极地帮助用户提升在各自社区中的创造力。[4]在回答“为什么需要把 3D 打印机设置在图书馆？”时，Lankes 说：“因为图书馆的核心是创造新思想、产生新知识，而非只是收藏。”[23]美国学者 Andromeda
Yelton 认为“图书馆是一种体验”，制造空间的开设让读者体验了科技的进步和创造的快乐（哪怕仅仅是制造而非创造）[24]。这和国内外许多图书馆开展的“第三空间”运动不谋而合。
图书馆学的先贤阮刚那赞（S. R. Ranganathan）曾经说：“图书馆是成长的有机体”。[4]笔者认为，图书馆不必自我设限在传统的服务内容，应该与时俱进，开拓思路，积极采用新技术来为读者提供服务。