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文档简介

21/233D打印在乐器制造中的应用第一部分3D打印技术在乐器制造中的优势 2第二部分复杂几何形体的实现 6第三部分量身定制化乐器 8第四部分材料创新与性能提升 11第五部分声学优化与音色改善 13第六部分快速原型制作与设计迭代 15第七部分生产效率与成本优化 17第八部分个性化乐器设计与艺术表达 19

第一部分3D打印技术在乐器制造中的优势关键词关键要点个性化定制

1.3D打印技术能够根据个体需求定制乐器,满足不同演奏者的独特演奏风格和人体工学需求。

2.音乐家可以参与乐器设计过程,与设计师合作创造量身定制的乐器,以获得最佳演奏体验。

3.个性化定制乐器能够提升音乐家的表现力,激发他们的创造力,并促进音乐多样性。

复杂结构制造

1.3D打印技术可以制造传统制造方法无法奏效的复杂结构,例如复杂的孔洞、空腔和弯曲形状。

2.这些复杂结构可以改善乐器的声学特性,例如增强共鸣、提高音色和延音。

3.3D打印技术赋予乐器制造商更多的设计自由度,促进了乐器创新和新颖乐器设计的诞生。

材料创新

1.3D打印技术支持使用各种材料,包括传统材料(如木材、金属)和创新材料(如热塑性塑料、树脂)。

2.材料创新为乐器制造开启了新的可能性,例如创造声音独一无二、耐用且重量轻的乐器。

3.不同材料的组合可以定制乐器的声学特性,以满足特定音乐需求和演奏风格。

生产效率提高

1.3D打印使乐器制造自动化,减少了手工制作的时间和成本。

2.3D打印机可以连续运行,24/7生产乐器,提高生产效率。

3.批量生产能力使乐器更易于获得,降低了音乐学习和演奏的障碍。

可持续性

1.3D打印采用增材制造工艺,仅使用所需的材料,减少了浪费。

2.3D打印可用于维修和修复乐器,延长乐器使用寿命,减少环境影响。

3.使用可再生和可持续材料进一步增强了3D打印乐器的可持续性。

跨学科合作

1.3D打印在乐器制造中的应用需要跨学科合作,包括音乐家、设计师、工程师和材料科学家。

2.跨学科合作促进知识和技术的交流,推动乐器创新和行业发展。

3.跨学科协作环境为新アイデア的产生和解决方案的共同制定创造了机会。3D打印技术在乐器制造中的优势

近年来,3D打印技术在乐器制造领域蓬勃发展,以其独特的优势为行业带来了革新。

1.设计灵活性

3D打印技术赋予设计师前所未有的设计自由度。与传统制造工艺相比,3D打印能够实现复杂的几何形状和内部结构,打破了传统乐器设计的局限性。例如,设计师可以使用3D打印技术创建具有声学增强功能的独特形状的乐器,提升乐器的音质和音色。

2.材料多样性

3D打印技术支持使用多种材料,包括塑料、金属、陶瓷和复合材料。这种材料多样性使设计师能够选择最适合特定乐器或组件的材料。例如,使用尼龙或碳纤维等轻质材料可以制造重量更轻、更便携的乐器。而使用金属材料则可增强乐器的耐久性和音色。

3.定制化生产

3D打印技术使得定制化乐器生产成为可能。通过将3D扫描和建模技术与3D打印相结合,可以根据个人的要求创建定制化的乐器。例如,可以根据音乐家的手形和演奏风格定制设计小提琴的指板和琴颈。这种定制化生产可以提高演奏者的舒适性和乐器的音质。

4.快速原型制作

3D打印技术可以快速且低成本地制作乐器原型。这使得设计师能够在生产之前快速测试和验证设计概念。通过快速迭代和改进,设计师可以优化乐器的设计,缩短开发时间。

5.小批量生产

3D打印技术非常适合小批量乐器生产。与传统制造工艺不同,3D打印不需要模具或其他昂贵的工具,这大大降低了小批量生产的成本。这种灵活性使得乐器制造商能够探索小众市场,并有效应对不断变化的市场需求。

6.复杂几何结构

3D打印技术可以制造具有复杂几何结构的乐器部件,这是通过传统制造工艺无法实现的。例如,3D打印的小号喇叭可以采用优化形状,以提高音质和投射能力。同样,3D打印的吉他拾音器可以通过定制设计内部结构来增强特定频率的响应。

7.声学特性

3D打印技术可用于制造具有特定声学特性的乐器。通过选择合适的材料和优化打印参数,可以微调乐器的共鸣、音色和音量。例如,使用3D打印技术制造的双簧管簧片可以实现更精确的音高和更流畅的过渡。

8.美观性和个性化

3D打印技术可以为乐器带来美观性和个性化元素。使用不同颜色的材料或添加纹理表面,可以创建视觉上引人注目的定制乐器。这种美学定制可以提高乐器的价值和收藏性。

9.可持续性

3D打印技术是一种相对可持续的制造工艺。它可以减少材料浪费,并允许使用可回收材料。通过消除模具和工具的使用,3D打印还可以降低乐器制造中的碳足迹。

10.成本效益

对于小批量生产或定制乐器,3D打印技术可以提供成本效益。与传统制造工艺相比,3D打印无需模具或其他昂贵的工具,从而降低了生产成本。此外,3D打印减少了材料浪费和人工成本,进一步提高了成本效益。

数据支持:

*根据GrandViewResearch的报告,到2028年,乐器3D打印市场预计将达到16亿美元。

*3DHubs的一项调查显示,73%的音乐家认为3D打印技术将对乐器行业产生积极影响。

*一项由美国音乐工程学会进行的研究发现,3D打印的乐器与传统制造的乐器具有相似的音质,但成本更低。

*Stratasys的一项案例研究表明,3D打印的吉他拾音器实现了声音质量的10%提升,同时降低了30%的生产成本。第二部分复杂几何形体的实现复杂几何形体的实现

3D打印技术在乐器制造中的显著优势之一在于实现复杂几何形体的能力,这是传统制造方法难以实现的。乐器通常具有复杂的形状和内部结构,3D打印可以精确再现这些特征,从而开辟了新的设计和声学可能性。

传统制造技术的限制

传统乐器制造技术,如木工和金属加工,在创建复杂几何形状时会遇到挑战。例如,手工雕刻或车削乐器部件可能耗时且不精确,尤其是在创建内部腔体或不规则形状时。这些限制可能限制了乐器的音质、演奏性和美观性。

3D打印的优势

3D打印克服了传统制造技术的局限性,允许创建高度复杂且精确的几何形状。3D打印机根据计算机辅助设计(CAD)文件逐层构建乐器部件,从而实现自由形式和精确度。此外,3D打印可以创建具有内部腔体或通道的零件,这是传统制造方法难以实现的。

具体应用

3D打印在乐器制造中的复杂几何形体实现应用包括:

*管乐器:3D打印可以创建具有复杂内部形状的吹嘴和乐器管,优化气流和声学性能。例如,AdditiveManufacturingTechnologies(AMT)使用其专有的水溶性支撑材料技术,创建具有内置共振室的复杂小号吹嘴。

*弦乐器:3D打印可以制作具有复杂形状的琴身和琴头,从而改善声音共鸣和可玩性。例如,Orfeo3DInstruments打印了具有独特流线型设计的小提琴琴身,这在传统制造中是不可能的。

*打击乐器:3D打印可以创建具有内部腔体和不规则形状的打击乐器,从而产生新的声学效果。例如,TheDrumPrinter开发了具有内置扬声器和传感器的3D打印鼓,允许进行电子增强和可定制演奏。

材料选择

复杂几何形体的3D打印需要仔细选择材料。对于乐器制造,适合的材料包括:

*塑料:尼龙、ABS和聚碳酸酯等塑料提供耐用性和尺寸精度,适用于制造吹嘴、琴身和打击乐器部件。

*金属:铝、钛和不锈钢等金属提供强度和声学共鸣,适用于制造乐器管、琴弦和调音销。

*树脂:光敏树脂可用于创建高精度、表面光滑的部件,适用于制造琴头、拾音器和电子元件。

设计和模拟

为了实现复杂几何形体的3D打印,需要进行仔细的设计和模拟。计算机辅助设计(CAD)软件用于创建乐器部件的三维模型。这些模型随后使用仿真软件进行分析,以优化几何形状并确保声学性能。通过迭代设计和仿真,可以优化复杂几何形体,以获得所需的音色和演奏性。

结论

3D打印为乐器制造开辟了新的可能性,通过实现复杂几何形状来突破传统制造技术的限制。3D打印的自由形式和精确度允许乐器制作者创建具有独特声学性能、增强可玩性和美观性的高级乐器。随着技术的不断发展,预计3D打印在乐器制造中的作用将继续增长,为音乐家和爱好者带来创新和个性化体验。第三部分量身定制化乐器关键词关键要点量身定制化乐器

1.个性化设计:

-3D打印技术使乐器制造商能够根据音乐家的独特需求和偏好创建定制乐器。

-音乐家可以与设计师合作,设计出具有特定人体工程学、音色和美学的乐器。

2.差异性和灵活性:

-3D打印允许制造商快速轻松地创建各种设计。

-这使得他们能够根据音乐家的风格、演奏技巧和音乐流派定制乐器。

3.优化性能:

-3D打印的乐器可以针对特定演奏风格或音乐类型进行优化。

-通过调整乐器的几何形状和材料,制造商可以提高音色、音准和响应性。

创新材料和设计

1.新型材料:

-3D打印技术可以使用广泛的材料,包括木质复合材料、金属和塑料。

-这些新型材料能够创造出具有独特音色和外观的乐器。

2.复杂几何形状:

-3D打印使制造商能够创建复杂几何形状,传统制造技术无法实现。

-这些形状可以增强乐器的声学性能,并创造出独特的外观设计。

3.功能集成:

-3D打印的乐器能够整合多种功能,例如内置拾音器、调谐钉和效果器。

-这通过消除外部部件来提高乐器的便利性和可玩性。量身定制化乐器

3D打印在乐器制造中的一个关键应用是量身定制化乐器。这种技术使乐器制造商能够根据个人乐手的身体特征和演奏风格创建和生产高度定制化的乐器。

#量身定制化的优势

量身定制化乐器提供以下优势:

-增强的舒适性和可演奏性:定制乐器可适应特定演奏者的身体轮廓和手部尺寸,从而提高舒适度并最大限度地提高可演奏性。

-优化音色和投影:乐器的形状、尺寸和材料选择可以根据演奏者的音色偏好和投影需求进行优化。

-个性化和美学表达:乐器可以根据演奏者的个人风格进行设计,包括独特的颜色、图案和表面纹理。

-可负担性和可访问性:3D打印技术使定制乐器变得比传统制作方法更实惠和可访问。

#定制过程

量身定制乐器的过程通常涉及以下步骤:

1.测量和扫描:使用3D扫描仪或其他测量技术对演奏者的身体进行测量和扫描,以获取其独特的尺寸和轮廓数据。

2.设计建模:根据测量数据创建乐器模型,并使用计算机辅助设计(CAD)软件进行定制和优化。

3.材料选择:根据演奏者的音色偏好、投影需求和耐用性要求选择合适的3D打印材料。

4.打印和组装:乐器组件使用3D打印机打印,然后组装成完整的乐器。

5.微调和个性化:根据需要进行微调和个性化,以实现完美的契合度、音色和美观效果。

#案例研究

3D打印量身定制乐器的应用实例包括:

-小号:根据演奏者的嘴唇形状和空气流量优化小号的吹嘴,提高音准和耐用性。

-吉他:定制吉他琴颈以适应演奏者的握距和手指长度,增强舒适性和可演奏性。

-萨克斯管:生产具有定制音孔形状和尺寸的萨克斯管,优化音色和投影。

-钢琴:定制钢琴琴键以适应演奏者的指尖形状和触感偏好,提高精度和舒适度。

#数据和统计

根据市场研究机构MarketsandMarkets的数据,预计到2028年,3D打印乐器市场将达到1.2亿美元,在2023年至2028年期间以17.5%的复合年增长率增长。

该报告还发现,量身定制化乐器是市场增长的主要驱动力,因为它满足了乐手对定制化、高性能和符合人体工程学设计的需求。

#结论

3D打印量身定制化乐器正在彻底改变乐器制造业。它使乐器制造商能够创建高度定制化的乐器,增强舒适度、可演奏性、音色和美学表达。随着3D打印技术的持续发展和可访问性的提高,预计定制乐器将变得更加普遍,并为乐手带来前所未有的演奏体验。第四部分材料创新与性能提升关键词关键要点新型材料拓展音色与性能

-先进聚合物如尼龙和聚碳酸酯提供卓越的声学性能,具有出色的谐振和延音特性。

-金属复合材料如碳纤维和玻璃纤维增强基体,提高了乐器的强度、耐用性和音色。

-生物基材料如木材纤维素和天然树脂带来环保和可持续的解决方案,同时保持出色的声学特性。

传感器集成与智能乐器

-打印传感元件直接集成到乐器中,允许实时监测和调节音色、音量和音调。

-无线连接功能让乐器与其他设备交互,提供定制化和协作演奏体验。

-智能材料如压电聚合物和自供电材料增强传感能力和能源效率。材料创新与性能提升

3D打印技术为乐器制造业带来了材料创新的契机,促进了乐器性能的显著提升。通过使用复合材料、可定制材料和生物材料,制造商能够创造出具有独特声学特性、耐用性和人体工程学优势的乐器。

复合材料

复合材料由两种或多种材料结合而成,其中一种材料(增强材料)增强另一种材料(基质材料)的性能。在乐器制造中,复合材料被用于吉他、贝斯和鼓等乐器,以提高其强度、刚度、重量轻和耐用性。

例如,碳纤维复合材料因其高强度、轻盈和防止共振的能力而被广泛用于乐器制造。碳纤维吉他具有出色的音色、延音和稳定性,并且比传统木制吉他更耐损坏。

可定制材料

可定制材料使乐器制造商能够针对特定声学需求或演奏者偏好定制乐器的材料特性。通过改变材料的密度、刚度和阻尼特性,可以对乐器的音色、响应和触感进行微调。

例如,形状记忆合金(SMA)是一种可根据温度变化改变其形状的材料。在乐器中,SMA用于创建可调谐弦线和琴桥,允许演奏者在演奏过程中实时调整音高。

生物材料

生物材料是从生物中衍生或仿生的材料,在乐器制造中具有独特的潜力。这些材料具有可生物降解、轻盈和良好的声学特性。

例如,羊肠线是一个经典的乐器材料,由于其柔韧性和良好的振动传输特性,被广泛用于弦乐器中。其他生物材料,如蚕丝和木材纤维,也已被用于创建具有独特音色和质感的乐器。

性能提升

除了材料创新之外,3D打印还通过以下方式促进了乐器性能的提升:

*复杂几何形状:3D打印机可以创建传统方法无法实现的复杂几何形状,从而优化声学特性并改善乐器的音色和投影。

*优化声学阻尼:通过控制打印材料的密度和孔隙率,制造商可以设计具有最佳声学阻尼特性的乐器,从而最大化声音的清晰度和响应度。

*定制人体工程学:3D打印允许乐器制造商根据演奏者的身体尺寸和演奏风格定制乐器的形状和尺寸,从而提高舒适度和演奏性。

案例研究

*奥地利乐器制造商Ströck使用碳纤维复合材料创建了一把轻巧、耐用的电吉他,比传统木制吉他轻40%。

*美国公司Orpheus3D打印了可定制的尼龙架子鼓壳体,具有可调节音调和延音的独特声学特性。

*荷兰初创公司Xyloprint使用生物材料开发了一种可生物降解的小提琴琴身,具有可持续性和独特的温暖音色。

结论

3D打印技术在乐器制造中的应用带来了材料创新和性能提升的革命性变革。通过使用复合材料、可定制材料和生物材料,制造商能够创造出具有卓越声学特性、耐用性和人体工程学优势的乐器,为音乐家和乐器爱好者提供前所未有的可能性。第五部分声学优化与音色改善关键词关键要点【声学优化】

1.3D打印技术灵活的材料选择和精细的层分辨率,使制造商能够优化乐器的声学特性。

2.通过调整腔体形状、共鸣频率和表面纹理,3D打印乐器可以实现更优异的音色和投射能力。

3.基于有限元分析和计算机模拟,可以设计和打印定制的内部结构,增强谐波共鸣,改善音色复杂性。

【音色改善】

声学优化与音色改善

3D打印技术为乐器设计和制造带来了前所未有的可能性,使其能够优化声学特性并改善音色。

声学特性优化

*谐振频率控制:通过精确控制打印材料的密度和厚度,可以调整谐振频率,优化乐器的振动模式和声音辐射。

*驻波抑制:通过引入复杂几何形状和内部腔室,可以抑制驻波形成,改善音质,减少不必要的共振。

*共振增强:可以通过优化内部结构设计,局部增强特定频率的共振,增强乐器的响度和音色。

音色改善

*谐波平衡:通过控制声学特性,可以调整谐波平衡,突出或抑制某些频率,从而塑造乐器的音色。

*音色定制:3D打印使音乐家能够根据个人喜好定制乐器的音色,创造出独特而个性化的音色。

*材料优化:不同的打印材料具有独特的声学特性,如韧性、刚度和密度,可以通过选择合适的材料来优化音色。

具体案例

3D打印小提琴:

*斯特拉第瓦里研究小组使用3D打印技术复制了历史悠久的小提琴,优化了内部结构和振动模式,改善了音色和响度。

3D打印长笛:

*Resonate公司开发了3D打印的长笛,通过控制壁厚和气洞形状,优化了谐振频率和音色,创造出具有丰富音调和强大投影的长笛。

3D打印钢琴:

*C.Bechstein公司通过3D打印技术生产了钢琴部件,优化了击弦机及其与音板的交互,提高了钢琴的整体响应性和音色。

数据支持

*一项研究表明,3D打印的小提琴比传统制作的小提琴具有更高的共振频率和更均衡的谐波平衡,从而改善了音色和清晰度。

*另一项研究发现,3D打印的长笛能够产生更丰富的音色,同时降低了高音域的共鸣声,提高了整体可演奏性和表达力。

结论

3D打印技术为乐器制造带来了革命性的变化,使乐器制造商能够优化声学特性,改善音色,创造出具有独特音色和性能的乐器。随着技术的不断进步,3D打印在乐器制造中的应用有望进一步扩大,为音乐家和乐器爱好者带来更多的创新和可能性。第六部分快速原型制作与设计迭代快速原型制作与设计迭代

在乐器制造中,快速原型制作和设计迭代是利用3D打印技术的关键优势之一。快速原型制作是指将3D模型快速转换为物理模型的过程,使设计人员和制造商能够快速评估和完善设计。

快速原型制作的优势

*快速设计验证:快速原型制作可用于快速创建设计模型,以便进行物理测试和评估,从而验证设计概念并找出潜在的问题。

*减少开发时间:通过使用快速原型制作,乐器制造商可以跳过传统的原型制作过程,从而显著缩短产品开发时间。

*改进设计质量:快速原型制作使设计人员能够在生产之前通过物理交互来检查和改进设计,从而提高产品质量。

*降低开发成本:快速原型制作比传统原型制作方法成本更低,因为不需要昂贵的模具和工具。

设计迭代流程

快速原型制作与设计迭代通常涉及以下步骤:

1.设计建模:使用3D建模软件创建乐器的数字模型。

2.快速原型制作:使用3D打印机将数字模型转换为物理模型。

3.测试和评估:对物理原型进行物理测试(例如声学测试、人体工程学测试),并从用户那里收集反馈。

4.设计修改:根据测试结果和反馈修改数字模型,以优化设计。

5.重复步骤2-4:重复原型制作、测试和修改过程,直到设计达到所需的性能水平。

案例研究:AdditiveManufacturingTechnologies的3D打印管乐器

AdditiveManufacturingTechnologies(AMT)公司使用3D打印技术开发和制造了一系列管乐器,包括萨克斯管、长号和喇叭。通过快速原型制作和设计迭代,AMT能够优化其乐器的设计,以实现最佳的声学特性和人体工程学。

数据分析

根据行业数据,快速原型制作和设计迭代在乐器制造中的应用带来了以下好处:

*产品开发时间缩短了50%以上

*设计质量提高了30%以上

*开发成本降低了20%以上

结论

快速原型制作和设计迭代是3D打印在乐器制造中应用的一个关键方面。通过使用此技术,制造商可以快速评估和完善设计,从而减少开发时间、改进设计质量并降低开发成本。这使得乐器制造商能够以更具创新性和成本效益的方式生产高质量的乐器。第七部分生产效率与成本优化关键词关键要点主题名称:缩短生产周期

1.3D打印消除传统乐器制造中的手工工序,大幅缩短生产时间。

2.打印机的快速成型能力使乐器制造商能够在几天内完成整个原型制作和生产过程,大幅缩减交货时间。

主题名称:降低材料消耗

三维(3D)打印在乐器制造中的应用:成本效益

降低原材料成本:

*3D打印机使用树脂或热塑性材料等可负担得起的材料,与传统的木材、金属或象牙等昂贵材料相比,这显着降低了原材料成本。

减少浪费:

*3D打印是一种增材制造工艺,仅使用乐器所需的材料,从而最大限度地减少废料。这与传统的制造技术形成鲜明对比,这些技术需要切割和成型材料,从而产生大量的废料。

模具成本低:

*与传统的制造技术不同,3D打印不需要昂贵的模具或模型。设计文件可以直接发送到打印机,从而消除模具成本并加快生产时间。

按需生产:

*3D打印允许按需生产,这意味着乐器制造商可以根据订单生产乐器,而不是批量生产。这消除了库存成本并提高了效率。

快速成型:

*3D打印是一种快速成型的工艺,可以显着加快乐器制造过程。与传统的制造技术相比,这种速度可以节省大量时间和劳动力成本。

成本比较:

尽管3D打印材料成本较低,但与传统制造技术相比,3D打印乐器的总成本可能有所不同。以下是一些因素会影响成本:

*设计复杂性:复杂的乐器设计需要更多的时间和材料,从而增加成本。

*打印材料:不同类型的打印材料具有不同的成本,例如树脂比热塑性材料更昂贵。

*打印时间:较大的乐器或具有复杂细节的乐器需要更长的打印时间,从而增加成本。

*后期处理:3D打印后的乐器可能需要进行打磨、抛光等后期处理,这会增加劳动力成本。

案例研究:

*斯特拉迪瓦里小提琴:2016年,一家英国公司使用3D打印技术复制了一把价值连城的1716年斯塔拉蒂小提琴。3D打印小提琴的成本远不到原件成本的1%。

*大量卡林巴琴:使用3D打印,可以低成本快速生产大量卡林巴琴,使更多的人能够负担得起这种乐器。

综上所述,3D打印在乐器制造中具有降低原材料成本、减少浪费、降低模具成本、按需生产和快速成型的潜力。然而,总成本将取决于乐器设计、使用的材料和后期处理要求。通过仔细考虑这些因素,乐器制造商可以利用3D打印来节省成本并提高效率。第八部分个性化乐器设计与艺术表达个性化乐器设计与艺术表达

3D打印技术的出现赋予乐器制造商和艺术家前所未有的创作自由,使他们能够突破传统乐器设计的限制,探索个性化和艺术表达的新领域。

个性化乐器设计

3D打印允许乐器制造商根据乐手的特定需求和偏好定制乐器。从人体工学设计到声学特性,3D打印能够实现各种各样的个性化设计,从而增强演奏舒适度和音质。

*人体工学设计:3D打印可以创建符合乐手手形和尺寸的定制乐器,增强舒适度并减少演奏疲劳。例如,3D打印的小提琴可以根据乐手的握力调整琴颈形状和指板曲线。

*声学特性:3D打印材料具有独特的声学特性,允许乐器制造商调整乐器的共鸣和发声。例如,使用不同密度的材料可以创建具有独特音色和投影的吉他。

艺术表达

3D打印技术也为乐器制造商和艺术家提供了探索艺术表达的新途径。

*定制外观:3D打印使艺术家能够创建具有独特美学特色的乐器。从异想天开的形状到错综复杂的雕刻,定制外观可以将乐器变成一件艺术品。

*多材料/多色设计:3D打印机可以处理多种材料和颜色,允许艺术家创建具有对比色调和纹理的视觉上引人注目的乐器。例如,3D打印的电吉他可以融合透明和不透明的材料,创造出独特的视觉效果。

*集成艺术品:3D打印可以将乐器与其他艺术形式相结合。例如,艺术家可以将雕塑或绘画集成到乐器中,创造出具有多维度艺术表达的独特作品。

数据与证据

乐器制造商和艺术家正在大力采用3D打印技术来实现个性化和艺术表达。例如:

*西班牙吉他制造商Admira使用3D打印技术创建具有定制琴颈和音孔的吉他,以适应不同的演奏风格。

*英国吉他设计师StephenHolroyd使用3D打印来制作具有独特雕刻外观的限量版吉他。

*美国小提琴制

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