美国高校图书馆的3D技术服务经验与分析

宋娟

（中国计量学院图书馆 浙江 杭州 310018）

美国高校图书馆的3D技术服务经验与分析

宋娟

（中国计量学院图书馆 浙江 杭州 310018）

3D打印技术将在4～5年内在全球高等教育机构应用，将3D打印服务引入大学图书馆是一种有益的尝试。文章对美国5所高校图书馆的3D技术服务逐个进行分析，总结出美国5所高校图书馆在3D打印设备采选、打印服务管理、服务推广三大方面的经验。提出我国高校图书馆引入3D技术服务时，要借鉴国外高校经验，更应该结合实际情况合理配置设备、制定管理规定和设计推广活动。

美国；高校图书馆；3D技术服务

1 引言

3D打印是一种累积制造技术，通过三维数字模型来制造三维物品。2010年一位名叫恩里科·迪尼（Enrico Dini）的意大利发明家设计制作了3D打印机，功能上与激光成型技术一样，采用分层加工、叠加成形，即通过逐层增加材料来生成3D实体。称之为“打印机”，是参照了其技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。3D打印被用于工业已经有几十年。许多厂商运用“快速原型制作机”来制作模型和模具，这其实就是大型和快速的3D打印机。当时设备昂贵，所以仅限于大公司使用。近几年3D打印成本降低，使得图书馆引入该技术成为可能。

美国新媒体联盟2013年度《地平线报告》（高教版）揭示3D打印技术与慕课（MOOC）、平板电脑、游戏化学习、学习分析和可穿戴技术被列为未来采纳的主流新兴技术。其中，3D打印技术将在4～5年内在全球高等教育机构应用。利用3D打印服务，可将想法和创意变成实体物品，以往只能停留在电脑桌面上的三维立体模型可以真正的实物呈现在眼前，学生的学习兴趣和创新思维能力被大大地激发。大学图书馆的第一使命就是支持教育，随着教育范式从课堂教学到混合式教学的变迁，现代非正式学习、个性化学习、协作式学习许多环节都期望图书馆在空间、资源、技术和服务等方面予以全面的支持。将3D打印服务引入大学图书馆无疑是一种有益的尝试。

我国高校图书馆中，上海交通大学图书馆、复旦大学图书馆、武汉大学图书馆均于2013年引入了3D打印设备。图书馆业界也对这一新技术在图书馆的应用较为关注。中国科学院国家科学图书馆成都分馆的杜瑾、杨志萍在《国外图书馆IC空间建设研究新进展》一文中提到国外图书馆IC空间引入3D打印设备这一现象。长春图书馆的杨道伟在《美国图书馆服务追踪与剖析》一文中提及美国49所图书馆提供3D打印服务。缙云县图书馆辛福民在《美国图书馆3D打印使用研究》一文中对3D打印技术、使用范围、美国图书馆使用3D打印的情况进行了分析，并提出了自己的思考。武汉科技大学图书馆刘奇扉在《探析国外图书馆3D打印服务》一文中介绍了3D打印在国外图书馆的兴起过程，分析国外图书馆3D打印服务的基本情况，探析国外图书馆业界对开展3D打印服务前景的态度。大连图书馆梁琦重点对图书馆应用3D打印机进行服务的现状、特点与障碍进行了分析。本文在对3D打印技术和高校图书馆引入3D打印服务的意义进行阐述的基础上，选取了5所具有代表性的美国高校图书馆的3D技术服务进行分析，总结他们在设备采选、服务管理和服务推广方面的经验，以期为我国高校图书馆相关工作提供借鉴。

2 美国高校图书馆3D技术服务举例

高校图书馆因为专业和人才方面的优势较早引入3D技术服务，因而也积累了较多的经验。其中，尤以美国高校图书馆引领着图书馆界3D打印服务的潮流，本文选取的密歇根大学图书馆开展此项服务已经有十多年的历史，瓦尔多斯塔州立大学图书馆、南伊利诺伊大学图书馆、阿拉巴马大学图书馆、佛罗里达大学图书馆虽然都在2012年以后开展3D技术服务，也已经建立较为完善的管理制度、进行了有效的服务推广并取得了一定的成效。

2.1 密歇根大学（University of Michigan）图书馆

密歇根大学图书馆在其数字媒体空间（Digital Media Commons）设有3D实验室，早在2002年就已经开始提供3D打印和扫描服务。实验室拥有的设备齐全，3D打印机的类型多样，包括Cube第一代和第二代、3D Touch、Cubex、BFB-3000等。

图书馆根据学校课程设置和师生的实际需求开设3D技术课程和讲座。图书馆网站提供随时可供学习的教程、申请3D服务的5个步骤说明、服务预约表格及3D技术相关软件和资料推介。要获得3D打印服务，学生必须先自学网上课程并通过测试，然后在网上预约打印材料、打印时间。实验室有专人负责提供咨询服务。

经过多年的积累，3D技术服务的成果显著。学校艺术专业的学生已经使用3D技术创作毕业作品；工程专业学生在实验室设有专门作品展示空间；医学院的学生在图书馆专门技术人员的指导下析取儿童鼻腔磁共振成像的数据制作3D模型供医生进行儿童鼻腔异物排除手术的演练。

2.2 瓦尔多斯塔州立大学（Valdosta State University）图书馆

瓦尔多斯塔州立大学从2013年1月开始筹备开展3D技术服务，经过1年时间的筹备，于2014年1月在该校Odum图书馆开始提供3D技术服务。学校购置了3台Makerbot Replicator 3D打印机，2台设置在图书馆，一台放置在创客空间（maker space）。

3D打印的相关培训由学校创客空间的负责人根据学校相关课程开设专门课程和讲座来完成，图书馆网站有在线学习课程。申请该项服务的学生必须在网上注册学习，学习3D技术、版权和法律知识、学校的相关规定，完成学习后，通过在线测试和预约取得服务。图书馆也有专门人员提供咨询。3D打印费用按照每小时2美元外加每克材料0.1美元收取。

虽然开展的时间不长，但3D技术在学校的普及率却很不错。学校理工科的学生全部参加3D模型设计和打印的学习。化学专业的学生使用3D技术自行打印实验室工具。技术人员和学生团体密切合作，开展了一些生动的3D技术相关的学科竞赛活动和游戏。

2.3 南伊利诺伊大学（Southern Illinois University）爱德华兹维尔的洛夫乔伊图书馆（Edwardsville’s Lovejoy Library）

学校原有两台Stratasys uPrint 3D打印机，一台设在工程实验室，另一台在the East St.Louis Charter High School的STEM Center。2012年学校为图书馆新添置两台Makerbot Replicators 3D打印机和一台NextEngine 3D Scanner HD，以方便CAD专家缺乏学科的师生把物体扫描成数字化模型。2012年9月19日开始此项服务。图书馆精心制作了宣传手册，在图书馆网站公布3D技术服务指南和要求，并对相关书籍和学习资料做了推介。图书馆还专门开办了现场解说会，向学生详细地演示和解释3D技术并深入到各个院系向教师推广此项新技术和新服务。

图书馆通过邮件或聊天软件接收3D模型，处理后告知用户预估的打印时间和费用，传输文件到打印机。3D打印服务费用主要包括塑料原料费和机器维护费，如果作品第一次打印失败需要加收重新打印费，这样核算下来，基本是每小时1美元。而对3D扫描，图书馆不收取任何费用。

服务推出的第一年完成30个用户117件打印申请。其中12人有重复的请求。许多专业直接受益于这项技术，包括艺术、工程和科学。学生在离校以后可以把这项技术应用于他们的职业领域。除了在生产和工程方面显而易见的应用外，其他应用，譬如药学方面人体假肢的打印、地理数据的可视化、历史文物的复制也是非常真实的呈现出来。

2.4 阿拉巴马大学（University of Alabama）罗杰斯图书馆（Rogers Library）

学校于2012年年底建立了一个由一台3D双头打印机、15台3D模型设计工作站和相关的附属设备组成的开放3D打印工作室。经过后续建设，现配备有1台BFB 3D Touch打印机、2台3D Systemns CubePro Duos打印机、1台Desktophe扫描仪和1台Next Egine 3D扫描仪。

图书馆全年由专人向用户提供专门化软件、培训和演示，图书馆网站公布操作程序和规范，并推介3D技术的设计软件、书籍、学术论文。申请3D技术服务的师生必须先通过学习并提交“3D打印安全指南”文书，获准加入“可授权3D打印的用户名单”。获得授权的人员可以独立接触和使用工作间。该项服务全免费。

阿拉巴马大学图书馆凭借着3D打印工作室在服务理念、管理模式、项目评估、应用推广等方面的创新，获得了2013年斯坦福大学设立的全球性研究图书馆创新奖提名。

2.5 佛罗里达大学（University of Florida）马斯顿科技图书馆（Marston Science Library）、健康科学中心图书馆（the Health Science Center Library）及教育图书馆（the Education Library）

学校每年都有可观的资金投入学生技术和创新技术项目，特别是那些可以对学生产生影响力和惠及多学科的项目。该校马斯顿科技图书馆和健康科学中心图书馆提出购买3D打印机和扫描仪的建议。尽管学校的院系实验室和另一个高级实验室已经配置有3D打印机，但考虑到为图书馆购置3D打印机可以让全校员工无障碍地体验3D打印和扫描技术，有利于开展科研和学习。学校先后又购置了3台MakerBot Replicator 2打印机和2台NextEngine 3D扫描仪。

2014年4月，图书馆用户开始使用3D打印服务。图书馆网站公开3D技术教程、3D服务细则和相关链接，同时开通3D打印专用邮件用于咨询及交流。3D打印选用的材料是PLA（Polylactic Acid），一种能进行生物降解的环保材料。3D打印费用按照每克耗材0.06美元，每分钟打印时间0.02美元收取。申请3D打印服务的师生必须签订协议，承诺遵守版权法、学校学生行为准则和学校计算机犯罪法案。

尽管还处于初期阶段，3D技术服务还是在全校师生中间产生了重大的影响。3D打印和扫描服务的推出显示图书馆在创新、新技术应用方面对师生科研和学习的帮助很大。

3 美国高校图书馆3D技术服务经验分析

3.1 3D打印设备的采选

对于设备的采选，各个高校图书馆都很慎重，会对设备的价格、用户对设备熟悉程度、设备操作的难易程度、设备维护费用的高低等因素做综合考虑。

就美国高校图书馆目前的情况看，大多选购了价格较低、用户熟悉度高、操作较简单、设备维护费用较低的入门级设备（见表1）。密歇根大学图书馆和阿拉巴马大学图书馆的BFB 3Dtouch打印机，瓦尔多斯塔州立大学图书馆、南伊利诺伊大学图书馆和佛罗里达大学图书馆的MakerBot Replicator打印机，南伊利诺伊大学图书馆、阿拉巴马大学图书馆和佛罗里达大学图书馆配备的NextEngine 3D Scanner HD扫描仪等都属于这类设备。

表1 5所高校图书馆设备配备情况

高校图书馆在采选3D打印、扫描设备的时候，也需要考虑其学校的具体情况。如果学校其他部门已经配备有较高端的设备，那么图书馆一般只需要配备入门级的设备即可，主要起到技术普及的作用。如果学校其他单位没有配备这样的设备而学校师生又有对高尖端3D打印的需求，则可以考虑采选少量高端的设备。譬如：阿拉巴马大学图书馆配备高端的Systemns Duos打印机，可以满足对精度和质量有高要求的工程用户的需求；佛罗里达大学图书馆低端设备的配置建立在其实验室已经配置有3D打印机的基础之上。南伊利诺伊大学图书馆的选择也是建立在学校其他实验室原有两台Stratasys uPrint 3D打印机的基础之上。

我国高校图书馆普遍存在经费紧张的问题。有条件的学校可以积极地与设备厂商联系，争取与他们合作，免费取得设备的使用与试用。譬如我国华中理工大学，本身具有设备的开发能力，他们开发出世界上最大的3D打印机，可以打印出长宽1.2米之内的产品，售价几十万到几百万不等。这些单位如果能为本校图书馆提供免费设备，对学校图书馆、学校和开发单位自身都是十分有意义的。

3.2 3D服务的管理

（1）预约制度。由于3D打印耗时多，而且对设计模型有较高的要求，加之学生对设备的熟练程度不高，密歇根大学图书馆、瓦尔多斯塔州立大学图书馆、南伊利诺伊大学图书馆都通过预约制度来保障服务的顺利开展。学生先通过图书馆网页或指定邮箱提出申请，预约打印时间。南伊利诺伊大学图书馆还需要先通过邮箱提交模型设计文件，提交专门技术人员审核。

（2）费用。为了让没有3D技术经验的用户愿意来体验，绝大多数图书馆只收取成本。几乎所有大学图书馆3D扫描服务免费。瓦尔多斯塔州立大学图书馆3D打印费用按照每小时2美元外加每克材料0.1美元收取。南伊利诺伊大学图书馆3D打印收费每小时1美元。佛罗里达大学图书馆3D打印费用按照每克耗材0.06美元，每分钟打印时间0.02美元收取。而阿拉巴马大学图书馆此项服务全免费。

（3）打印材料。美国高校图书馆在打印材料上高度重视师生的健康和环保问题。ABS（acrylonitrile butadiene styrene）材料具有轻微的毒性，打印时会有烟雾和气味，对眼睛和肺部有刺激，其产生的毒物需要500到1000年才能完全分解。许多学校都采用安全、能进行生物降解的PLA（polylactic acid）材料来替代。佛罗里达大学图书馆、密歇根大学图书馆、阿拉巴马大学图书馆都采用或可选择PLA作为打印材料。

（4）对知识产权和其他法律问题的约定。在对上述几所高校图书馆3D技术服务调研时发现，几乎所有图书馆均以各种形式与用户约定，用户在使用图书馆3D服务时不能侵犯知识产权，不能打印武器，同时不能违反学校的校规。

3.3 服务推广活动

3D打印技术虽然早已存在，但对大多数师生来说，还是陌生的。为了在高校普及这一新技术，让更多的师生了解它、熟悉它并在日常的学习、研究、教学中应用它，各校图书馆都进行了大力的宣传推广活动。

（1）图书馆网站宣传。图书馆网站是一个方便、经济的宣传渠道，因此许多图书馆都在充分利用这个渠道，在网站上公布3D技术服务指南、3D技术教程、咨询电话和邮件，并对3D技术相关书籍、软件、学术论文等资料进行推介。密歇根大学图书馆在网上公布了申请3D技术服务的5个详细步骤，学生必须先自学网上课程并通过测试取得资格，然后在网上预约打印材料、打印时间。瓦尔多斯塔州立大学图书馆规定申请该项服务的学生必须在网上注册学习课程，学习3D技术、版权和法律知识、学校的相关规定，完成学习后通过在线测试并通过预约取得服务。阿拉巴马大学图书馆规定申请3D技术服务的师生必须先通过在线学习并提交“3D打印安全指南”文书才能获准加入“可授权3D打印的用户名单”。南伊利诺伊大学图书馆和佛罗里达大学图书馆则开通专门的邮箱或通过聊天软件接收3D模型并与申请者进行交流。

（2）现场演示和培训。阿拉巴马大学图书馆向用户提供专门化软件、培训和演示，受到了师生的欢迎。南伊利诺伊大学图书馆为了3D技术服务的开启作了大量的宣传工作。图书馆精心制作了宣传手册，专门开办现场解说会，向学生详细地演示和解释3D技术。成百上千的学生参观了设备、提出了问题并分享了观点。图书馆还深入到各个院系向教师推广此项新技术和新服务。这种现场演示和培训可以在校园里起到良好的宣传效果。现场的活动可以让对3D技术陌生的师生亲眼看到3D打印的神奇，破解了技术的神秘感，引起强烈的好奇心。对技术已经有所了解的师生，会开始为这一技术走入自己的身边感到兴奋，开始思考如何将它用于自己的学习、教学、研究之中，容易在爱好者中间产生交流，在周围人群中推广。

（3）图书馆3D技术服务人员直接与院系或学生团体合作。密歇根大学图书馆专业技术人员直接指导医学院的学生析取儿童鼻腔磁共振成像的数据制作3D模型，医生利用3D技术打印成功的模型进行儿童鼻腔异物排除手术的演练。瓦尔多斯塔大学图书馆技术人员指导化学专业的学生使用3D技术自行打印实验室工具，还和学生团体密切合作，开展了一些生动的3D技术相关的学科竞赛活动和游戏。这种技术人员和学生团体就某一项目或活动的具体合作，使师生可以经历从模型的设计、打印成型到实际运用于学习、工作的整个过程，获得切身的体会和锻炼，对他们的学业和职业都将产生深远的影响。这类合作与活动其实也是相当具有影响力的校园3D技术推广活动。

4 结语

美国高校图书馆开展3D技术服务以来，已经收获了许多令人欣喜的成果。密歇根大学艺术专业的学生已经使用3D技术创作毕业作品；工程专业学生在实验室设有专门作品展示空间；医学院的学生在图书馆专门技术人员的指导下析取儿童鼻腔磁共振成像的数据制作3D模型供医生进行儿童鼻腔异物排除手术的演练。瓦尔多斯塔州立大学虽然开展的时间不长，3D技术在学校的普及率却很不错。学校理工科的学生全部参加3D模型设计和打印的学习。南伊利诺伊大学图书馆3D技术服务推出的第一年就完成了30个用户117件打印申请，其中12人有重复的请求。许多专业直接受益于这项技术，包括艺术、工程和科学学科。学生在离校以后可以把这项技术应用于他们的职业领域。阿拉巴马大学图书馆凭借着3D打印工作室在服务理念、管理模式、项目评估、应用推广等方面的创新，获得了2013年斯坦福大学设立的全球性研究图书馆创新奖提名。

专家预测3D技术在许多领域会越发显示出其重要性。当这些技术在许多职业领域越来越显示出其重要性的时候，图书馆的角色越来越需要技术化，需要担负起教育的义务。美国高校图书馆的3D技术服务实践取得的成绩让我们进一步坚定了3D技术服务可以提升图书馆服务层次的信念。图书馆，尤其是学术型图书馆推广3D技术服务为3D技术服务于教学和研究开创了可能性，使学生在校园里就熟悉这一终将在各个领域广泛使用的技术。高校图书馆为全校师生提供3D打印和扫描技术还可以促进不同院系间研究兴趣的共享，增进联系，促进合作。在引入3D技术服务时，我国各个高校图书馆要借鉴国外的经验，更应该结合实际情况合理配置设备、制定管理规定和设计推广活动。

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Analysis on the Experiences of 3D Technology Service of American University Libraries

According to NMC Horizon report，2013 Higher Education Edition，3D typing technology is listed as one of the emerging technologies which will be adopted by higher education institutions in five years.3D printing technology will be widely applied in the field of higher education.Supporting education is the first mission of university libraries.Introducing 3D technology into the university campus is a beneficial attempt.This article aims at providing instructive advice for Chinese university libraries by analyzing the practices of American university libraries.Analysis on the practices of five American university libraries is made and enlightenments of three aspects are concluded，including the selection of the equipments，the administration rules and the promotion of the service.Selection of the equipment，making administration rules and the design of promotional activities should refer to both the experiences of American university libraries and the reality of the institution.

America；university libraries；3D technology service

G252；G259.712

A

10.11968/tsygb.1003-6938.2015036

宋娟，女，中国计量学院图书馆助理馆员。

2015-03-06；责任编辑：刘全根