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 2961天前
1 3D 打印服務(wù)在圖書館界的興起
3D 打印機(jī)出現(xiàn)在 20 世紀(jì) 90 年代中期，實(shí)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(jìn)大眾視野是在近兩年，尤其是美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬在 2012 年和 2013 年的國(guó)情咨文中多次提到 3D 打印[2]，引起了國(guó)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(jī)械制造等。此外，在地理空間領(lǐng)域，3D 打印機(jī)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(jī)能夠?qū)⒊橄蟾拍顜氍F(xiàn)實(shí)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?shí)立體彩色模型，令教學(xué)更為生動(dòng)；在娛樂藝術(shù)領(lǐng)域，3D 打印機(jī)可根據(jù)電子游戲、三維動(dòng)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(guó)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(gè)制造空間的項(xiàng)目。制造空間的概念發(fā)端于世紀(jì)之交的歐洲，社會(huì)改革的支持者尋求利用最新的軟件和硬件技術(shù)進(jìn)行人與人之間的交流和合作，以此來改變社會(huì)。[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(huì)、社交并且進(jìn)行協(xié)作。制造空間常被視作開放社區(qū)的實(shí)驗(yàn)室，整合了機(jī)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(shí)，以制造事物。[4]2011 年下半年開始，這個(gè)概念也開始影響到了美國(guó)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(shí)驗(yàn)室”。
隨后，法耶特維爾公共圖書館被密切關(guān)注，美國(guó)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(xiàn)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(jìn)一步延伸，是圖書館社會(huì)角色轉(zhuǎn)變的有益探索，對(duì)挖掘讀者隱性知識(shí)也有著重要意義。
2.1 從文獻(xiàn)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(huì)引起圖書館的服務(wù)革新，數(shù)字時(shí)代的到來讓圖書館從文獻(xiàn)服務(wù)過渡到信息服務(wù)。3D 打印毫無疑問正在掀起一場(chǎng)新的工業(yè)革命，時(shí)代的發(fā)展需要圖書館走向創(chuàng)新服務(wù)。尤其是在我國(guó)開展“知識(shí)創(chuàng)新工程”、建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的進(jìn)程中，圖書館更應(yīng)該發(fā)揮自身作用，提供知識(shí)創(chuàng)新的場(chǎng)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(dòng)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(shí)
2.2“以人為本”服務(wù)理念的進(jìn)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(guó)學(xué)者米切爾?戈曼在他的著作《未來的圖書館：夢(mèng)想? 狂想? 現(xiàn)實(shí)》中對(duì)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(gè)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(jìn)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(huì)角色轉(zhuǎn)變的有益探索
1975 年國(guó)際圖聯(lián)(IFLA)大會(huì)以后，保存文化遺產(chǎn)、開展社會(huì)教育、傳遞科學(xué)信息、開發(fā)智力資源便被認(rèn)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(shí)際發(fā)展情況來看，公共圖書館前三個(gè)職能通過館藏建設(shè)、文獻(xiàn)借閱、用戶教育、閱讀推廣等多種服務(wù)方式基本得以實(shí)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(huì)角色是一個(gè)必然的趨勢(shì)[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(shí)
隱性知識(shí)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(shí)和顯性知識(shí)相對(duì)，是指那種我們知道但難以言述的知識(shí)。[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(shí)體物品，將自己的隱性知識(shí)顯性化，使其更容易進(jìn)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(shí)、促進(jìn)隱性知識(shí)的社會(huì)化與顯性化，最后達(dá)到知識(shí)服務(wù)與知識(shí)創(chuàng)新的目標(biāo)。[9]
3 國(guó)外圖書館 3D 打印服務(wù)現(xiàn)狀
達(dá)爾豪斯大學(xué)圖書情報(bào)碩士 Riel Gallant 在個(gè)人博客撰文，對(duì)世界各地圖書館的 3D 打印服務(wù)情況進(jìn)行了調(diào)研。[10]根據(jù)其不完全統(tǒng)計(jì)，截止 2013 年 4 月，世界范圍內(nèi)（中國(guó)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(guó)家和圖書館類型
美國(guó)占74.5%，法國(guó)，德國(guó)，英國(guó)，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(guó)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(guó)、德國(guó)、英國(guó)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(guó)，毫無疑問引領(lǐng)了圖書館的 3D 打印運(yùn)動(dòng)。究其原因可能有以下幾個(gè)方面：1.美國(guó)是 3D 打印技術(shù)的誕生地，地緣優(yōu)勢(shì)使得美國(guó)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(jī)制造商如 MakerBot 和 Stratasys 的總部設(shè)在美國(guó)，這也為美國(guó)的圖書館率先裝備 3D 打印機(jī)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(huì)不可避免地向說英語的國(guó)家傾斜。 4.美國(guó)的圖書館數(shù)量本身也占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。
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(xiàng)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?yàn)檫@些圖書館更容易接觸到 3D 工程設(shè)計(jì)的專業(yè)人員，對(duì) 3D 打印服務(wù)的需求也更強(qiáng)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(rèn)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(jìn)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(guó)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(huì)反響。
3.2.1 內(nèi)華達(dá)州立大學(xué)雷諾分校科學(xué)與工程圖書館
內(nèi)華達(dá)州立大學(xué)雷諾分?？茖W(xué)與工程圖書館是美國(guó)第一個(gè)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(jí)圖書館功能的想法——利用可實(shí)際操作的科學(xué)技術(shù)，讓課本里的知識(shí)激發(fā)創(chuàng)新思維。[11]
Colegrove 認(rèn)為之前犯的最大錯(cuò)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(chǎng)所。[11]而現(xiàn)在，是時(shí)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(chǎng)所。為了推進(jìn)圖書館服務(wù)進(jìn)入新階段，他開始思考利用 3D 打印機(jī)來吸引具有創(chuàng)造性的人群。因此，圖書館花費(fèi)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(jī)、4 千美元的 3DTouch 愛好者機(jī)器、3D 掃描機(jī)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(cuò)綜復(fù)雜的分子模型、發(fā)動(dòng)機(jī)組等等，不同專業(yè)的學(xué)生們會(huì)在打印之余相互討論，一些優(yōu)秀的打印作品還會(huì)被展出。打印機(jī)旁邊還有一個(gè) “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(shí)理論”。[12]
圖書館作為知識(shí)的經(jīng)營(yíng)者應(yīng)該努力成為一個(gè)知識(shí)中心，支持學(xué)生的一切創(chuàng)新活動(dòng)。 Colegrove 無疑是這一理論的踐行者，學(xué)校師生對(duì) 3D 打印服務(wù)的強(qiáng)大需求證明他的做法是正確的。
3.2.2 達(dá)爾豪斯大學(xué)圖書館
達(dá)爾豪斯大學(xué)圖書館的 3D 打印項(xiàng)目最早是由該校的兩名圖書情報(bào)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(shí)現(xiàn)。
達(dá)爾豪斯圖書館的主頁上有 3D 打印服務(wù)的詳細(xì)介紹，Groenendyk 和 Gallant 二人還在《Library Hi Tech》上發(fā)表了一篇文章來詳細(xì)介紹該圖書館開展 3D 打印服務(wù)的經(jīng)驗(yàn)。[13]該圖書館采用的是 MakerBot Replicator 2 型的 3D 打印機(jī)，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(fèi)軟件 MeshLab 進(jìn)行轉(zhuǎn)化。設(shè)計(jì)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(gè)實(shí)物。一般來說，打印一個(gè)成品需要 25-50 美分的塑料，對(duì)圖書館來說并不算貴。讀者打印時(shí)需要繳納 1$/h 的服務(wù)費(fèi)，1 小時(shí)大概可以打印一個(gè)一英寸的立方體。最終打印的物體不能超過該打印機(jī)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(huì)影響打印效果。
為了幫助學(xué)生使用和理解這項(xiàng)新技術(shù)，圖書館安排有專人在旁邊進(jìn)行指導(dǎo)。 Dalhousie 圖書館還將創(chuàng)建一個(gè)開放獲取知識(shí)庫，用來存放學(xué)生和教職工創(chuàng)作的 3D 模型。一旦這個(gè)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(tái) MakerBot Replicator 2 型的 3D 打印機(jī)、兩臺(tái)激光切割機(jī)、一臺(tái)銑床、一個(gè)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(xiàng)。
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(dān)開放科研的責(zé)任。而目前 3D 打印設(shè)備的使用存在機(jī)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(huì)員費(fèi)或者隸屬于某一科研機(jī)構(gòu)，只有本機(jī)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(dòng)打破了創(chuàng)造的壁壘。對(duì)數(shù)千讀者來說，這不僅使他們可以接觸到個(gè)人無法擁有的昂貴設(shè)備，而且會(huì)得益于和他們一起進(jìn)行創(chuàng)作并且具有共同興趣的伙伴。由于反響良好，這種對(duì)公眾免費(fèi)的制造空間模式很有可能在未來變得更加普及。
4 國(guó)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(guó)內(nèi)開展 3D 打印服務(wù)的 3 所圖書館都位于沿海發(fā)達(dá)地區(qū)，內(nèi)陸地區(qū)的圖書館還沒有涉及該項(xiàng)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(guó)外圖書館開展的 3D 打印服務(wù)相比，國(guó)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(shí)質(zhì)性的利用。另外，由于服務(wù)政策的滯后，導(dǎo)致國(guó)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(guó)內(nèi)首家引進(jìn) 3D 打印機(jī)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(jìn)行打印。3D 打印的成本主要由物件的厚度、精度、打印時(shí)間等綜合而成，具體的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)還在制定中。[18]
上海圖書館副館長(zhǎng)周德明表示，上圖率先引入 3D 打印機(jī)，就是希望能夠?yàn)樽x者的學(xué)習(xí)研究和創(chuàng)意體驗(yàn)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(jì)比賽，鼓勵(lì)讀者將有想法的設(shè)計(jì)制作成 3D 實(shí)物。另外，圖書館也在考慮請(qǐng)專業(yè)人士開設(shè)相關(guān)的講座，讓更多讀者學(xué)會(huì)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(xì)介紹，相應(yīng)的服務(wù)政策也尚未出臺(tái)。
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(tái) 3D 打印機(jī)均是江南佳捷機(jī)電技術(shù)研究院捐贈(zèng)，也是由該企業(yè)自主研發(fā)。
這兩臺(tái)國(guó)產(chǎn)的 3D 打印機(jī)高 50 厘米、長(zhǎng)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(shí)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(jì)圖案打印成立體圖形。這兩臺(tái)打印機(jī)可以打印長(zhǎng) 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(jī)。目前，打印一只長(zhǎng) 8 厘米、高度和厚度各 3 厘米的貓，要花費(fèi)約 1 小時(shí)。[19]蘇州圖書館希望利用這兩臺(tái)設(shè)備讓更多家長(zhǎng)和孩子們了解 3D 打印知識(shí)，體驗(yàn)科技的進(jìn)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(jì)大賽，利用網(wǎng)上“3D 打印平臺(tái)”介紹比賽情況、普及 3D 打印知識(shí)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(huì)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(duì)學(xué)校相關(guān)事物的設(shè)計(jì)展示交大的校容校貌和校友風(fēng)采。另外，如果非參賽學(xué)生需要使用 3D 打印機(jī)，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(xì)加工直徑為 0.8mm。
和其他兩個(gè)圖書館相比，上海交通大學(xué)圖書館的 3D 打印服務(wù)實(shí)踐性更強(qiáng)、實(shí)用性更高。一方面是由于高校圖書館用戶服務(wù)具有較強(qiáng)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(zhēng)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(jī)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(gè)人博客上表示反對(duì)把類似 3D 打印機(jī)這樣的制造工具引進(jìn)圖書館，他認(rèn)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(duì)實(shí)體的偏執(zhí)和依戀導(dǎo)致了許多圖書館和館員對(duì)這項(xiàng)新技術(shù)的跟風(fēng)。在他看來，無形的數(shù)據(jù)和信息更具有研究利用的價(jià)值，也是作為圖書館更應(yīng)該關(guān)注的東西。國(guó)內(nèi)圖書館界也有學(xué)者表示 3D 打印機(jī)在圖書館并沒有實(shí)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(diǎn)。雪城大學(xué)教授 Dave Lankes 認(rèn)為圖書館員的使命在于幫助本地社區(qū)進(jìn)行知識(shí)創(chuàng)造進(jìn)而改善社會(huì)；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(jī)設(shè)置在圖書館？”時(shí)，Lankes 說：“因?yàn)閳D書館的核心是創(chuàng)造新思想、產(chǎn)生新知識(shí)，而非只是收藏。”[23]美國(guó)學(xué)者 Andromeda
Yelton 認(rèn)為“圖書館是一種體驗(yàn)”，制造空間的開設(shè)讓讀者體驗(yàn)了科技的進(jìn)步和創(chuàng)造的快樂（哪怕僅僅是制造而非創(chuàng)造）[24]。這和國(guó)內(nèi)外許多圖書館開展的“第三空間”運(yùn)動(dòng)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(zhǎng)的有機(jī)體”。[4]筆者認(rèn)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(shí)俱進(jìn)，開拓思路，積極采用新技術(shù)來為讀者提供服務(wù)。
