3D打印技术在图书馆应用现状分析
分类号 G250.78
The Analysis of 3D Printing Technology in the Situation of Library Application
Ding Zhengqi， Zhao Xinpei
Abstract This paper discusses the application status of 3D printing technology in the library， analyzes its using limitations， such as 3D printing technology’s end use， cost， personnel， the protection of intellectual property rights， risk control， environmental protection， product quality， etc. It finally points out that whether 3D printing can innovate the traditional library service mode or not， long-term practice exploration is needed. And we can't jump to conclusions at present.
Keywords 3D printing technology. 3D modeling. Library. Limitations.
0 前言
如果你足够关注科技新闻的话，你会发现近两年来有许多关于3D打印产品的新闻出现在各种媒体，比如美国人打印出一把手枪、英国人自制3D子弹、中国人3D打印实用建筑等等，使得3D打印逐渐被普通大众所了解。甚至连美国总统奥巴马都在2013年的国情咨文中，直接提到了3D打印技术对美国制造业未来的重要性，进一步扩大了“3D打印”的影响，甚至被赋予了推动“第三次工业革命”的巨大意义[1]。3D打印技术在过去的几十年里，由于成本高，主要是大型科研机构和大型企业在开展3D打印的研究和应用业务，如今随着低成本3D打印机的市售，3D打印应用的范围越来越广，在图书馆中也得到了初步应用，但目前3D 打印技术还没有引起国内图书情报界的广泛关注，关于3D 打印技术在图书馆应用方面的研究文献也非常鲜见。
1 3D打印技术简介
3D打印诞生于上世纪80年代，在最近几年有了质的飞跃，打印各种产品的新闻层出不穷，逐渐被大众所熟悉。它是一种快速成型技术，以数字模型文件为基础，运用粉末状可粘合的各种材料，通过逐层打印的方式来构造物体。3D打印机与普通打印机工作原理基本相同，3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同材质的“打印材料”，通过电脑程序控制，把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的三维设计图纸变成了实物产品[2]。
2 3D打印技术在图书馆中的应用情况
2.1 国外应用情况
目前世界上有很多大学图书馆已经引进3D打印技术，如内华达里诺大学图书馆、达尔豪西大学图书馆、迈阿密大学图书馆和阿拉巴马大学图书馆等等。但3D打印技术起源于美国，世界上使用3D打印技术的图书馆也以美国为最多，因此以美国为例比较具有代表性。目前全美共有51所图书馆使用了3D打印机，地域分布上主要集中在美国的东部，尤其是东北部使用3D 打印机的图书馆分布密度最大[3]。这其中3D打印在阿拉巴马大学图书馆的应用是个比较典型的实践案例，阿拉巴马大学图书馆建立了3D打印工作室，并面向全校师生提供3D打印的特色服务。这个3D打印工作室实行开放式的管理模式，制定了标准作业程序（SOP）手册，作为图书馆工作人员和读者的培训指南，并针对用户设置了培训计划，在完成这一系列程序的过程中，图书馆根据用户参与度和软件掌握度加以评估，通过评估的用户才被允许通过网上时间预订系统预约打印时间。据阿拉巴马大学图书馆统计，约25%经过培训的用户都成功地打印了自己的3D物品[4]。另外多伦多公共图书馆使用3D打印技术的经验也值得关注，其3D打印工作室也实行开放式的管理模式，并为读者提供一个30分钟的免费证书课程，向读者介绍使用3D打印机的工作流程、操作规范以及安全守则，读者则必须先完成培训课程并取得资格后才能使用3D打印机。在危险控制方面还特别规定读者不能利用3D打印机打印违禁品，因此在打印前须先把三维文件交给指定馆员核查，通过危险控制核查后才能打印[5]。
2.2 国内应用情况
国内图书馆应用3D 打印机的时间相对晚了一些，2013年5月上海图书馆在国内图书馆界率先引入3D打印机并对读者开放，其后苏州图书馆少儿馆、上海交通大学图书馆、复旦大学图书馆、武汉大学新图书馆和郑州大学西亚斯国际学院新建图书馆也先后引进了3D打印机。目前国内只有这6所图书馆使用3D 打印机，从地域分布上看，多在经济发达地区。根据检索资料显示，6所图书馆的3D 打印机用于学习科研、科普展示和提供打印服务，并在应用中进行探索。上海图书馆3D打印服务面向大众，不收取读者的使用费，但读者需支付材料费并自带三维设计文件。复旦大学图书馆通过三维建模大赛活动来扩大影响，逐步推出3D打印培训和3D打印服务体验来普及3D打印知识。武汉大学图书馆建立了基于原创优先的3D打印预约制度，不足一个月师生预约数就已过百。上海交通大学图书馆开设了3D打印科普讲座，并在网上开展了上海交通大学图书馆3D打印服务需求调查问卷，在此基础上举办了3D打印设计大赛，此外还成立了图书馆3D打印兴趣小组。虽然国内图书馆应用3D打印技术的时间不长，在使用培训、制度管理和风险防范上与美国相比还有所差距，但积极通过各种活动来普及前沿科技知识，吸引读者对3D 打印技术的关注，并在这些过程中积极探索，积累经验。总体来说，由于采购经费、打印成本和技术人员等因素的限制，3D打印机在国内图书馆界应用还比较少见，但3D打印机在国内图书馆中逐渐推广开来，吸引广大读者的兴趣，无疑将有助于加速这一技术在国内的普及和发展。 2.3 整体情况分析
对比中美两国的应用情况，我们可以得到以下几个主要共同点：①由于3D打印机购置和使用成本较高以及专业技能要求，目前使用3D打印的图书馆多在经济发达的地区，在地域分布上差距较大。②3D打印机目前在图书馆使用的主要功能是为了科研、科普以及为读者提供3D打印服务，在深层次应用上没有非常成功的实践案例。③很少有图书馆对外提供三维设计服务，大多数图书馆的读者用户需自行设计三维建模对象。
可见3D打印在图书馆中的应用，在国内外都还处在探索阶段，还没有明确图书馆使用3D打印的最主要功用是什么。目前的功用仅包括提供3D打印服务、科普产品展示和科研教学，虽然延伸了图书馆的服务范围，但并未有更深层次的应用。试想若等到3D打印机广泛普及时，那时图书馆使用3D打印机还能用来做什么，这个问题值得深思。
3 目前3D打印技术在图书馆应用的局限性分析
3D打印在国内外图书馆投入使用已有一段时间，但毕竟还处在起步阶段，一定程度上延伸了图书馆的服务范围，在图书馆主要业务深层次应用上，目前还没有非常成功的案例可以借鉴和研究，但在这一过程中已有一些问题引起了人们的关注和思考，下面列举一些必须克服并值得深入探讨的问题。
3.1 图书馆应用3D 打印技术的最终用途
目前很多图书馆引进3D打印技术的积极性都很高，但不妨冷静下来思考，图书馆引进3D打印技术最终用来做什么？每一个行业引进一项科学技术都有一个最主要的目的，图书馆引进3D打印拓展了图书馆的传统服务范围，是图书馆的服务创新，但能否彻底革新图书馆的传统模式，目前在国内外图书馆界都还存在很大的疑问。从长久来看，如果图书馆3D打印对象一直是三维非书物品的话，那么未来图书馆利用3D打印的功能无异于街边的打印店，因为这些功能，未来在普通的3D打印店都能实现，也就不可能革新图书馆的服务模式。考虑到目前由于材料的限制、高昂的价格、打印的费时，大批量打印三维电子图书听起来似乎还是遥不可及的事情。相反，如果随着材料科学的进步，不久的将来可能会研发出适合图书打印的可回收循环使用的材料，打印成本大幅下降，三维建模技术进一步大众化（易于掌握使用，就像现在某些PS工具），再加上比纸质耐磨损的优点，3D打印出来的图书比纸质图书更有优势，因此打印三维电子图书也极有可能会成为未来图书馆3D打印的主流业务，那时图书馆有可能只是少量采购特定的纸质图书，其余则大量采购出版社建模好的三维电子图书自行打印，这就存在革新图书馆服务模式的可能性。在这里不是探讨数字化时代纸质图书是否消亡的问题，只是提出未来图书馆图书采购使用三维电子图书打印这一可能性，当然如若不久的将来能实现这一可能，必将对纸质图书带来新一轮冲击。
3.2 3D打印的成本问题
目前使用3D打印技术的图书馆对外都是采取免费使用，只收取材料成本费的服务模式，如果加上3D打印机的机械损耗和人工成本的话，使用成本就相当高了。高昂的使用价格也使得很多人对图书馆大规模使用3D打印的前景并不看好，但笔者对此有不同看法。就目前来说，3D打印确实存在原材料少、成本高、打印耗时长等问题，还不能广泛普及。要在图书馆大规模应用3D打印技术，适合打印图书的材料问题就是一大障碍，还需要很长的一段路要走。具体说来，首先3D打印机本身就价格不菲，再加上耗材研发难度大，3D打印耗材的成本很高，其次打印耗时长效率低，再者打印精度低，产品效果不能令人十分满意。但只要能不断降低3D打印机的价格并找到合适的耗材解决方案，3D打印技术在图书馆大规模应用也并不是遥不可期的事情。正如1977年Ken Olsen担任数字设备公司（这是一家当时世界排名第二的计算机供应商，仅次于IBM）总裁，当被问及为什么公司没有大举进入个人电脑市场时，他说：“没有任何原因促使用户在家里摆放一台计算机。”历史证明事实恰恰相反，而数字设备公司现今也已不复存在[6]。
3.3 专业技术人才紧缺的问题
对3D打印整个行业来说，专业技术人才急缺，与传统的办公软件相比，数字建模软件在技术方面对于普通人来说还有较高的门槛，并不是非常易用，不能很快上手，需要专业培训和进行大量实践。当前图书馆应用3D打印机还不能达到自动设计和打印的水平，读者打印也不可能个个都能自行设计建模对象，更多的可能还是需要相关馆员的协助，因此图书馆应用3D打印最重要的工作还是在于三维建模设计，这就需要大量的时间并要求馆员有三维建模专业技能，才能克服三维建模设计的技术难题。考虑到现实因素，这样的专业技能人才在图书馆内现在还是极其稀少的，对专业技能人才的培养成为迫切的任务，这也是当下图书馆是否尽快引进3D打印技术最重要的考量因素之一。
3.4 知识产权保护问题
历史证明很多科学技术的出现都是一把双刃剑，随着3D打印技术的快速发展，其可能引发的知识产权保护的风险也逐渐引起人们广泛的关注，3D打印技术在改变了资本和工作分配模式的同时，也挑战了现有知识产权保护的规则[7]。3D打印使制造业的成功不再取决于生产规模，而是取决于创意，但是模仿者也能快速地推出山寨产品。因为物品用数字文件来描述，就变得很容易复制和传播，所以盗版会变得更加容易，再者对3D创意设计盗版的界定本身也是一个难题，随着开源软件和非商业模式的进一步发展，三维打印技术在知识产权领域引起的纠纷估计会更加纷繁。因此急需制定关于3D打印的法规来保护知识产权，图书馆也应尽力在3D打印技术应用过程中普及相关的法律知识，提高读者对知识版权保护的法律意识。
3.5 效率低批量打印困难
现阶段3D打印主要是迎合个性化的需求，还不适合大规模批量生产制造，3D打印作为生产方式来广泛地取代传统生产模式，短时间内还有很大难度。目前3D技术的应用多局限于高度专门化的需求市场，现阶段大多数3D打印应用只是单件产品，其成本和实用性往往被忽视。具体到图书馆而言，若要在图书馆大批量地打印图书，由于每本书的页数都不在少数，考虑到目前3D打印机打印耗时长效率低下，大批量打印的困难程度可想而知，解决规模化应用这一难题，还需要依靠3D打印机和打印材料的进一步的发展。 3.6 危险控制、环保及产品质量引起关注
3D手枪和3D子弹的打印成功，引发了外界对3D打印安全控制的担忧。全球首支3D打印手枪的制作者科迪?威尔森（Cody Wilson）提供的3D打印手枪图纸在网上被下载超过10万次，以至于美国政府紧急发出禁令，要求科迪?威尔森关闭枪支的设计图纸下载。显然如何控制3D打印技术不被用来制造危险品和色情品，是图书馆应用3D打印技术后不可回避的问题。单就环保健康方面来说，3D打印过程产生的PM2.5颗粒对身体健康的影响，已经引起了人们的普遍担忧。就象目前广泛使用的打印机一样，3D打印机在打印过程中也会逸出有毒粉尘，对读者的身体健康造成威胁（如上海青浦利用3D打印的建筑，原材料玻璃纤维会影响呼吸系统），而这种PM2.5粉尘的逸出是3D 打印过程中无法解决的。此外，3D打印出来的产品精度低，质量也让人担忧，如3D打印的枪支在成功发射子弹之后却枪支破裂，3D打印的照片一摔就碎，可以想象稍微有点地面沉降，住在3D打印的建筑里面恐怕也会心惊胆战。因此图书馆在应用3D打印时，应对读者的身体健康进行保护并建立安全监督措施，对读者的打印文件予以检查和监督，确保3D打印不被用来制造违禁物品，在打印过程中应尽量减少读者在打印现场的时间。
3.7 是否收费及税务问题
现在图书馆的基本服务模式是从版权提供商处采购纸质和数字资源的使用权，然后免费提供给读者使用。未来随着3D打印在图书馆的广泛普及，图书馆服务模式必然会有所改变，扮演的角色也极有可能会转变，图书馆有机会从服务提供者变成图书等商品的实际生产者。在获得版权许可后，根据读者需求，图书馆就可以利用3D打印技术生产出来。而这一过程又牵涉到是否对读者收取相应的费用和税务问题，目前大多数图书馆提供的3D打印服务，都是只收取材料成本费，未收取其他的附加费用。过去税务局和海关对交易征税都是基于商品的价值[8]，但在3D打印广泛普及后，物品经过三维建模，通过3D打印机和耗材就可打印出所需的物品，出售和购买行为有很大可能会脱离国家税务的监管，即使收税，对3D打印产品的价值如何认定，这也迫切要求相关立法部门针对3D打印生产和销售展开相应的立法和监督工作。
4 展望
数字化、智能化是当前产品创新和制造技术创新的共性，是新工业革命的核心技术和理念，图书馆引进3D技术是一种服务创新，目前还停留在拓展传统图书馆服务范围的阶段，3D打印能否革新传统图书馆的服务模式，还需要长期的实践探索，现在还不能妄下结论。但可以肯定的是，随着3D打印技术的快速发展，越来越多的图书馆将会使用3D打印机提供各种各样的创新服务，图书馆与时俱进运用新的前沿技术，给读者带来新的体验，同时也促进图书馆的服务模式不断发展，进而充分发挥图书馆的价值所在。
