圖書館引入3D打印的意義和前景之背景和案例調(diào)查
魔猴君 行業(yè)資訊 2908天前
1 3D 打印服務(wù)在圖書館界的興起
3D 打印機出現(xiàn)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(shù)的快速成型裝置。[1]3D 打印技術(shù)真正走進大眾視野是在近兩年，尤其是美國總統(tǒng)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(nèi)外的廣泛關(guān)注。3D 打印目前主要應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)療、建筑、航天和機械制造等。此外，在地理空間領(lǐng)域，3D 打印機可以輕松將 GIS 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為三維地形及城市景觀模型或沙盤；在教育領(lǐng)域，3D 打印機能夠?qū)⒊橄蟾拍顜氍F(xiàn)實世界，將學(xué)生的構(gòu)思轉(zhuǎn)變?yōu)樗麄兛梢耘踉谑种械恼鎸嵙Ⅲw彩色模型，令教學(xué)更為生動；在娛樂藝術(shù)領(lǐng)域，3D 打印機可根據(jù)電子游戲、三維動畫以及其他創(chuàng)作產(chǎn)生的三維數(shù)據(jù)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(wù)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(fā)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(shù)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(shù)、科學(xué)以及數(shù)字化藝術(shù)）的人們能夠聚會、社交并且進行協(xié)作。制造空間常被視作開放社區(qū)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(fā)明實驗室”。
隨后，法耶特維爾公共圖書館被密切關(guān)注，美國其他的圖書館也相繼開設(shè)了制造空間來開展 3D 打印服務(wù)。
2 圖書館引入 3D 打印服務(wù)的意義
圖書館引入 3D 打印服務(wù)的意義并不在于其“新鮮”，而是從文獻服務(wù)走向創(chuàng)新服務(wù)的重要途徑，是“以人為本”服務(wù)理念的進一步延伸，是圖書館社會角色轉(zhuǎn)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(wù)走向創(chuàng)新服務(wù)的重要途徑
每一次科技革命幾乎都會引起圖書館的服務(wù)革新，數(shù)字時代的到來讓圖書館從文獻服務(wù)過渡到信息服務(wù)。3D 打印毫無疑問正在掀起一場新的工業(yè)革命，時代的發(fā)展需要圖書館走向創(chuàng)新服務(wù)。尤其是在我國開展“知識創(chuàng)新工程”、建設(shè)創(chuàng)新型國家的進程中，圖書館更應(yīng)該發(fā)揮自身作用，提供知識創(chuàng)新的場所和工具，縮小創(chuàng)新的鴻溝。作為創(chuàng)客空間的主要內(nèi)容，3D 打印服務(wù)的引入不但能夠培養(yǎng)用戶的動手制作能力，還將創(chuàng)新精神滲透到日常服務(wù)中，激發(fā)全民的創(chuàng)新意識
2.2“以人為本”服務(wù)理念的進一步延伸
“以人為本”是圖書館界一向倡導(dǎo)的一種服務(wù)理念，美國學(xué)者米切爾?戈曼在他的著作《未來的圖書館：夢想? 狂想? 現(xiàn)實》中對圖書館學(xué)新五律的闡述全面體現(xiàn)了圖書館為讀者服務(wù)、為人類文化服務(wù)的人本主義思想。[5]盡管現(xiàn)代圖書館已經(jīng)采用了大量的信息技術(shù)來為讀者服務(wù)，但是技術(shù)和服務(wù)不能完全等同。如何讓技術(shù)“為人所用”，把技術(shù)和人成功結(jié)合成了一個十分迫切的問題。將 3D
打印服務(wù)引入圖書館是一種積極的嘗試，由圖書館提供設(shè)備和空間來滿足普通讀者參與創(chuàng)造的意愿，使讀者在參與中進行學(xué)習(xí)和創(chuàng)作，讓讀者成為空間的主人，最大限度地發(fā)揮創(chuàng)造力。
2.3 圖書館社會角色轉(zhuǎn)變的有益探索
1975 年國際圖聯(lián)(IFLA)大會以后，保存文化遺產(chǎn)、開展社會教育、傳遞科學(xué)信息、開發(fā)智力資源便被認為是公共圖書館服務(wù)所在地區(qū)的傳統(tǒng)四大職能。[6]
而從實際發(fā)展情況來看，公共圖書館前三個職能通過館藏建設(shè)、文獻借閱、用戶教育、閱讀推廣等多種服務(wù)方式基本得以實現(xiàn)，但“開發(fā)智力資源”職能一直未能充分體現(xiàn)。[6]在新技術(shù)和新環(huán)境的沖擊下，公共圖書館從傳統(tǒng)單純地向社區(qū)提供圖書、信息、教育轉(zhuǎn)變到提供信息和物質(zhì)創(chuàng)造的社會角色是一個必然的趨勢[7]，而 3D 打印服務(wù)無疑為這種轉(zhuǎn)變提供了有益的探索。
2.4 發(fā)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(xué)領(lǐng)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(wù)，讀者能夠?qū)⒆约旱南敕ê蛣?chuàng)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(wù)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(wù)與知識創(chuàng)新的目標。[9]
3 國外圖書館 3D 打印服務(wù)現(xiàn)狀
達爾豪斯大學(xué)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(wù)情況進行了調(diào)研。[10]根據(jù)其不完全統(tǒng)計，截止 2013 年 4 月，世界范圍內(nèi)（中國除外）已經(jīng)有 51 家圖書館擁有 3D 打印設(shè)備。
3.1 開展 3D 打印服務(wù)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(xué)術(shù)圖書館和高校圖書館
總體上看，美國開展 3D 打印服務(wù)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(shù)方面走在前列的美國，毫無疑問引領(lǐng)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(shù)的誕生地，地緣優(yōu)勢使得美國的圖書館更早接觸到 3D 打印技術(shù)，也更早地思考在圖書館開展 3D 打印服務(wù)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(shè)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(jié)果會不可避免地向說英語的國家傾斜。 4.美國的圖書館數(shù)量本身也占有絕對優(yōu)勢。
這 51 家圖書館涵蓋了公共圖書館、學(xué)術(shù)圖書館和高校圖書館，其中公共圖書館 36 家，學(xué)術(shù)圖書館 11 家，高校圖書館 2 家（如圖 2）。學(xué)術(shù)圖書館（尤其是那些具有較多工程項目的學(xué)術(shù)圖書館）本應(yīng)該是開展 3D 打印服務(wù)較多的圖書館，因為這些圖書館更容易接觸到 3D 工程設(shè)計的專業(yè)人員，對 3D 打印服務(wù)的需求也更強烈。[10]然而，開展 3D 打印服務(wù)的公共圖書館數(shù)量卻超過學(xué)術(shù)圖書館的三倍。筆者認為，在學(xué)術(shù)圖書館開展 3D 打印服務(wù)具有較大的潛力，值得進一步發(fā)掘。
3.2 案例分析
筆者在調(diào)研過程中，發(fā)現(xiàn)國外一些圖書館開展的 3D 打印服務(wù)已經(jīng)較為成熟并且具有良好的社會反響。
3.2.1 內(nèi)華達州立大學(xué)雷諾分?？茖W(xué)與工程圖書館
內(nèi)華達州立大學(xué)雷諾分校科學(xué)與工程圖書館是美國第一個向所有學(xué)生、全體教員和公眾提供 3D 掃描和打印的學(xué)術(shù)圖書館。這一切都源于該圖書館的主任 Tod Colegrove 關(guān)于升級圖書館功能的想法——利用可實際操作的科學(xué)技術(shù)，讓課本里的知識激發(fā)創(chuàng)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(xiàn)在，是時候把圖書館從過去的使用習(xí)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(wù)進入新階段，他開始思考利用 3D 打印機來吸引具有創(chuàng)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(shè)備，這包括 2 萬美元的 Stratasys uPrint SE Plus 專業(yè)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(xué)生們利用這些設(shè)備打印了大量的物品，包括 Master Yoda 的半身像、錯綜復(fù)雜的分子模型、發(fā)動機組等等，不同專業(yè)的學(xué)生們會在打印之余相互討論，一些優(yōu)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(chuàng)造知識理論”。[12]
圖書館作為知識的經(jīng)營者應(yīng)該努力成為一個知識中心，支持學(xué)生的一切創(chuàng)新活動。 Colegrove 無疑是這一理論的踐行者，學(xué)校師生對 3D 打印服務(wù)的強大需求證明他的做法是正確的。
3.2.2 達爾豪斯大學(xué)圖書館
達爾豪斯大學(xué)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(xiàn)。
達爾豪斯圖書館的主頁上有 3D 打印服務(wù)的詳細介紹，Groenendyk 和 Gallant 二人還在《Library Hi Tech》上發(fā)表了一篇文章來詳細介紹該圖書館開展 3D 打印服務(wù)的經(jīng)驗。[13]該圖書館采用的是 MakerBot Replicator 2 型的 3D 打印機，使用安全環(huán)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(zhuǎn)化。設(shè)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(fù)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(wù)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(shè)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(jié)構(gòu)（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(xué)生使用和理解這項新技術(shù)，圖書館安排有專人在旁邊進行指導(dǎo)。 Dalhousie 圖書館還將創(chuàng)建一個開放獲取知識庫，用來存放學(xué)生和教職工創(chuàng)作的 3D 模型。一旦這個線上數(shù)據(jù)庫建成，用戶就可以分類并共享海量的 3D 打印數(shù)據(jù)。
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(shè)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(jīng)收到了許多教師和企業(yè)家的電郵，詢問相關(guān)的合作事項。
根據(jù) PEW2013 年度的調(diào)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(shè)備的使用存在機構(gòu)鴻溝——絕大多數(shù)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(gòu)，只有本機構(gòu)的學(xué)生和員工才能使用[17]。
芝加哥公共圖書館的行動打破了創(chuàng)造的壁壘。對數(shù)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(shè)備，而且會得益于和他們一起進行創(chuàng)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(nèi)圖書館 3D 打印服務(wù)現(xiàn)狀
根據(jù)筆者調(diào)研，目前國內(nèi)開展 3D 打印服務(wù)的 3 所圖書館都位于沿海發(fā)達地區(qū)，內(nèi)陸地區(qū)的圖書館還沒有涉及該項服務(wù)。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(wù)相比，國內(nèi)圖書館由于剛剛起步，在服務(wù)的內(nèi)容和形式上都較為單一，主要是作為公共服務(wù)的一種來提供科技展示，還沒有全面開展實質(zhì)性的利用。另外，由于服務(wù)政策的滯后，導(dǎo)致國內(nèi) 3D 打印服務(wù)的使用效率不高。
4.1 上海圖書館
上海圖書館是國內(nèi)首家引進 3D 打印機的公共圖書館。讀者只需要提供相應(yīng)的 3D 數(shù)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(xué)習(xí)研究和創(chuàng)意體驗提供必要的工具，提高讀者的學(xué)習(xí)效率和創(chuàng)新能力。[18]上海圖書館還舉行了設(shè)計比賽，鼓勵讀者將有想法的設(shè)計制作成 3D 實物。另外，圖書館也在考慮請專業(yè)人士開設(shè)相關(guān)的講座，讓更多讀者學(xué)會相關(guān)技能。
不過，筆者在調(diào)研中也注意到在上圖的網(wǎng)站并沒有關(guān)于 3D 打印服務(wù)的詳細介紹，相應(yīng)的服務(wù)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(wù)主要集中在少兒館，兩臺 3D 打印機均是江南佳捷機電技術(shù)研究院捐贈，也是由該企業(yè)自主研發(fā)。
這兩臺國產(chǎn)的 3D 打印機高 50 厘米、長和寬各 42 厘米，針頭裝在外殼內(nèi)，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(fù)噴涂在版子上，最終根據(jù)設(shè)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(nèi)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(shè)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(fā)小讀者們的創(chuàng)造力和想象力。
4.3 上海交通大學(xué)圖書館
上海交通大學(xué)圖書館為了推廣 3D 打印服務(wù)，舉辦了“思源杯”3D 打印設(shè)計大賽，利用網(wǎng)上“3D 打印平臺”介紹比賽情況、普及 3D 打印知識和展示同學(xué)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(xué)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(fā)同學(xué)們用創(chuàng)新思維發(fā)現(xiàn)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(chuàng)作品，通過對學(xué)校相關(guān)事物的設(shè)計展示交大的校容校貌和校友風采。另外，如果非參賽學(xué)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(xué)圖書館的 3D 打印服務(wù)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(wù)具有較強的教學(xué)科研導(dǎo)向性，另一方面得益于上海交大圖書館成功的網(wǎng)站宣傳。
5 圖書館開展 3D 打印服務(wù)面臨的挑戰(zhàn)
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(wù)并引起廣泛關(guān)注以來，3D 打印機在越來越多的圖書館出現(xiàn)。這一現(xiàn)象也引起了圖書館界的熱烈討論。
澳大利亞學(xué)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(xiàn)偏離了圖書館的使命，只是一種“貨物崇拜和技術(shù)狂熱”（Cargo cults and technolust）[21]。這種對實體的偏執(zhí)和依戀導(dǎo)致了許多圖書館和館員對這項新技術(shù)的跟風。在他看來，無形的數(shù)據(jù)和信息更具有研究利用的價值，也是作為圖書館更應(yīng)該關(guān)注的東西。國內(nèi)圖書館界也有學(xué)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(xué)教授 Dave Lankes 認為圖書館員的使命在于幫助本地社區(qū)進行知識創(chuàng)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(wù)，而應(yīng)該積極地幫助用戶提升在各自社區(qū)中的創(chuàng)造力。[4]在回答“為什么需要把 3D 打印機設(shè)置在圖書館？”時，Lankes 說：“因為圖書館的核心是創(chuàng)造新思想、產(chǎn)生新知識，而非只是收藏。”[23]美國學(xué)者 Andromeda
Yelton 認為“圖書館是一種體驗”，制造空間的開設(shè)讓讀者體驗了科技的進步和創(chuàng)造的快樂（哪怕僅僅是制造而非創(chuàng)造）[24]。這和國內(nèi)外許多圖書館開展的“第三空間”運動不謀而合。
圖書館學(xué)的先賢阮剛那贊（S. R. Ranganathan）曾經(jīng)說：“圖書館是成長的有機體”。[4]筆者認為，圖書館不必自我設(shè)限在傳統(tǒng)的服務(wù)內(nèi)容，應(yīng)該與時俱進，開拓思路，積極采用新技術(shù)來為讀者提供服務(wù)。
