0207

令和 2年度前期助成先が決まる
技能検定「工場板金」受検手数料助成の募集開始「国際交流助成先」を追加募集

08

大阪大学大学院 工学研究科 マテリアル生産科学専攻

10

京都大学大学院 エネルギー科学研究科

浜 孝之 准教授

12

上智大学 理工学部 機能創造理工学科

田中 秀岳 准教授

14

仙台高等専門学校 総合工学科

16

岐阜工業高等専門学校 機械工学科

18

名古屋工業大学 電気・機械工学科 機械工学分野

研究室訪問

佐野 智一 教授

森 真奈美 准教授
島本（田中）公美子 准教授
劉暁旭 助教令和 2年度前期助成先が決まる
助成総数 91件、助成総額 2 億 4,786 万円の採択を決定
天田財団は、令和 2 年度の前期助成先を決定した。今技術の開発」、福井大学・大津雅亮教授の「インクリメンタ

回の助成件数は 91 件、助成総額 2 億 4,786 万円となってルフォーミングにおける高加工精度の工具経路を生成する

いる（採択先詳細は下表を参照）。これにより財団創立か

AI システムの開発」の 4 件だった。

ら33 年間の累計助成件数は 1,928 件、助成総額は 32 億

「レーザプロセッシング」分野は、徳島大学・富田卓朗准1,183 万円となった。

教授の「フェムト秒レーザー誘起ハイエントロピー合金のコン

今回の助成内訳を見ると「塑性加工」分野や「レーザプビナトリアル探索」、光産業創成大学院大学・石井勝弘教

ロセッシング」分野に必要な技術の研究・調査に対する「研授の「マイクロライダーによるキーホール形状のリアルタイム

究開発助成」が 81 件・2 億 4,354 万円となった。

計測と機械学習による評価」の 2 件だった。

天田財団が掲げる課題からテーマを選んで取り組む「重また、それらの普及啓発に対する「国際交流助成」は、10 件・431 万円となっている。国際交流助成に関しては、

点研究開発助成（課題研究）」には計 6 件が選ばれた。
このうち「塑性加工」分野は、大阪産業技術研究所・四宮徳章主任研究員の「プレス機自らが考えて動く機械学習

前期助成決定分が予算総額に達しなかったことから10月より追加募集を行っている（詳細は 7 ページ参照）。

を活用した知能化成形技術の構築」、東北大学・北條智

新型コロナウイルス感染症の感染拡大防止の観点から、彦助教の「プレス成形した超高強度低合金 TRIP 鋼の遅

今回の助成を受ける研究者を対象に助成目録の贈呈等をれ破壊特性評価技術の確立」、名古屋大学・湯川伸樹准

行う「天田財団助成式典」は、11月28日㈯にオンラインで教授の「大型水素分離合金膜の形状最適化および成形開催する。

令和 2年度前期助成事業の採択一覧●研究開発助成
重点研究開発助成 課題研究 ＜塑性加工＞
所属機関名

計 4件 3,993.6万円

役職

研究者

研究題目

助成金額（万円）

大阪産業技術研
究所

加工成形研究部

主任研究員

四宮 徳章

プレス機自らが考えて動く機械学習を活用した知能化成
形技術の構築

1,000

東北大学

金属材料研究所

助教

北條 智彦

プレス成形した超高強度低合金 TRIP 鋼の遅れ破壊特性評価技術の確立

1,000

名古屋大学

大学院工学研究科

准教授

湯川 伸樹

大型水素分離合金膜の形状最適化および成形技術の
開発

福井大学

学術研究院工学系
部門
機械工学講座教授

大津 雅亮

インクリメンタルフォーミングにおける高加工精度の工具経路を生成するAIシステムの開発重点研究開発助成 課題研究 ＜レーザプロセッシング＞
所属機関名

2

役職

993.6

1,000

計 2件 1,950万円
研究者

研究題目

助成金額（万円）

徳島大学

大学院社会産業理
工学研究部

准教授

富田 卓朗

フェムト秒レーザー誘起ハイエントロピー合金のコンビナト
リアル探索

1,000

光産業創成大学
院大学

光産業創成研究科

教授

石井 勝弘

マイクロライダーによるキーホール形状のリアルタイム計
測と機械学習による評価

950

一般研究開発助成 ＜塑性加工＞計 24件 6,383万円

所属機関名

役職

研究者

研究題目

助成金額（万円）

広島大学大学院

先進理工系科学研
究科 機械工学プロ
グラム

准教授

曙 紘之

金属微粒子による塑性加工を援用した金属拡散層形成と高機能金属材料の創製

200

東京大学
生産技術研究所

機械・生体系部門

准教授

古島 剛

多結晶塑性解析と実験的その場観察の融合アプロー
チによる金属薄板のひずみ誘起表面あれ進展挙動の
解明

300

智香寺学園
埼玉工業大学工 学 部・機 械 工 学
科

教授

趙 希禄

ゴム弾性を利用した金型不要の逐次部分張り出し塑性
加工法の開発200

埼玉大学

教育学部 生活創造
講座

准教授

内海 能亜

偏心管の曲げ加工における変形メカニズムとその抑制
法300

東海国立大学機
構 岐阜大学工 学 部・機 械 工 学
科

教授

王 志剛

板鍛造品の平面度に及ぼす金型弾性変形の影響

300

北海道立総合研究機構

産業技術環境研究
本部 工業試験場
材料技術部

主査

鶴谷 知洋

高速度カメラと超解像処理によるプレス加工金型の微
小ひずみ測定技術に関する研究200

東京工業大学工学院 機械系

助教

朱疆

バニシング加工によるタービンエンジンの複雑形状部品の表面改質技術200

愛知工科大学

工学部・機械システ
ム工学科

准教授

近藤 敏彰

塑性加工法にもとづく合金系ナノワイヤー形成技術の開発

200

東京工業大学工学院 機械系

准教授

赤坂 大樹

塑性変形相を有する脆性粒子の超音速投射による高濃度機能性材料含有複合材料の形成

200

国立大学法人
富山大学

学術研究部工学系

教授

白鳥 智美

フェムト秒レーザ･ナノ周期構造化せん断工具の凝着摩耗低減メカニズム解明

300

大阪大学

工学研究科マテリア
ル生産科学専攻教授

宇都宮 裕

圧延界面における潤滑剤挙動の直接観察

300

兵庫県立大学大
学院

工学研究科機械系
工学専攻

教授

原田 泰典

摩擦発熱によるマグネシウム合金容器成形技術の開発

300

国士舘大学

理工学部機械工学
系

教授

大橋 隆弘

パンチングと摩擦攪拌成形を用いた異種材の疑似線形
機械的接合の最適化

300

福岡県工業技術センター 機械電
子研究所

生産技術課

研究員

在川 功一

MIM 電極を用いた低コストマイクロピラーアレイ金型加工技術ならびに成形技術の開発

300

東海大学

工学部動力機械工
学科

准教授

太田 高裕

ピーン成形におけるショット速度の計測と変形形状の制御200

産業技術総合研
究所

製造技術研究部門
構 造・加 工 信 頼 性研究グループ

グループ長

原田 祥久

電磁成形を用いた異種材マルチマテリアル接合加工技
術の開発

300

近畿大学

工学部 機械工学科

教授

生田 明彦

表面被覆を用いた摩擦攪拌接合における塑性流動の制御

288

富山高等専門学校

機械システム工学科

教授

井上 誠

サーボプレスを用いた押出加工による高強度・高耐食性 Mg-Zn 合金板材の作製

200

大阪産業技術研
究所

電子材料研究部

研究室長

谷 淳一

通電塑性加工によりナノ・ミクロ組織制御された高性能
Mg 系熱電材料の創製

300

長岡技術科学大学

機械創造工学専攻

准教授

本間 智之

Processing mapを利用したβ型 Ti-Zr-B 焼結鍛造材の強度 - 延性バランスの向上

295

ものつくり大学

技能工芸学部 総合
機械学科

講師

牧山 高大

厚肉円管のマンドレルレス逐次鍛造

300

熊本大学

大学院先端科学研究部 物質材料科学
部門

准教授

眞山 剛

その場回折試験と格子ひずみ解析による塑性パラメー
タ最適化手法の構築

300

大阪産業技術研
究所

金属材料研究部

主任研究員

濱田 真行

極細糸半田の断線抑制を目指した加工プロセスの開発

300

広島県立総合技術研究所 西部 工 業 技 術センター

生産技術アカデミー
製品設計研究部部長

安部 重毅

汎用ツールによる金型レスの逐次曲げ成形技術の高度
化

300

3

一般研究開発助成 ＜レーザプロセッシング＞
所属機関名

4

役職

計 31件 8,125.7万円
研究者

研究題目

助成金額（万円）

名古屋大学大学院

工学研究科 電気工
学専攻

教授

吉田 隆

積層金属―セラミックス複合テープにおける高精度導電性マイクロパス加工技術の構築

270

豊橋技術科学大学

大学院工学研究科

特任教授

森 謙一郎

1.5GPa 級超高張力鋼板のレーザブランキングにおける
水素ぜい化遅れ破壊防止挙動と冷間プレス成形性の解明

300

理化学研究所

放射光科学研究センター先 端 光 源 開
発研究部門

研究員

石月 秀貴

擬似位相整合水晶を利用した高輝度紫外パルス光源
の研究

267

東海国立大学機
構 名古屋大学

大学院工学研究科
物質プロセス工学専
攻

助教

神田 英輝

超臨界レーザーアブレーションによるナノ炭素被覆技術
の開発

180

千葉大学

大学院工学研究院
基幹工学専攻准教授

山崎 泰広

レーザ表面処理による直接造形 ABS 樹脂／ Al 合金接合体の接合強度向上

200

神戸大学

大学院理学研究科
物理学専攻

准教授

大道 英二

レーザー加工によるテラヘルツ帯フォトニックジェットレン
ズの作製

270

熊本大学

大学院先端科学研
究部

准教授

黒田 雅利

レーザピーニングおよびショットピーニングを施したステン
レス鋼の残留応力予測モデルの構築

200

横浜国立大学大学院 工学研究院

准教授

西島 喜明

大気下レーザーアブレーションによる分子センサー材料
の開発

200

金沢大学

設計製造技術研究
所

教授

古本 達明

粉末床溶融結合法によるスパッタレス造形プロセスの
開発

200

広島大学

大 学 院・先 進 理 工
学 系 科 学 研 究 科・機 械 工 学プログラ
ム・接合プロセス工
学研究室

教授

山本 元道

高出力半導体レーザとホットワイヤ法とを組み合わせた
高能率マルチマテリアルAM 技術の開発

300

産業技術総合研究所

分析計測標準研究
部門 放射線イメージ
ング計測研究グルー
プ

上級主任研究員

三浦 永祐

レーザー駆動 X 線を用いたフェムト秒レーザー駆動衝撃
波の超高速イメージング

300

国立精神・神経医 療 研 究 セン
ター

神経研究所 疾病研究第七部

リサ ー チ フェ
ロー

黒瀬 範子

ウェアラブル脳磁計開発のためのレーザ誘起ダイアモン
ドNVセンター作成法の開発

294.5

名古屋工業大学

物理工学科

教授

濱中 泰

液中レーザアブレーション法による2次元ハイブリッドペ
ロブスカイト半導体ナノ構造の作製

200

光産業創成大学
院大学

光産業創成研究科

准教授

沖原 伸一朗レーザ透明樹脂溶着の印加圧力とビームプロファイル制
御による品質・強度向上研究

180

東京工業大学工学院機械系准教授

青野 祐子

レーザピーニング処理による脊柱固定ロッド材料の疲労
強度向上

200

長岡工業高等専
門学校

電気電子システム工
学科

准教授

島宗 洋介

レーザーアニールによる光吸収層の局所結晶化プロセスの確立と薄膜太陽電池への応用に関する研究

300

産業技術総合研究所

健康医工学研究部
門

主任研究員

渕脇 雄介

ポストコロナ社会を構築する、レーザ改質技術による感染症抗体検査キットの量産化技術の開発

300

理化学研究所

放射光科学研究セ
ンター

研究員

佐藤 庸一

サファイアへのNd 添加による新奇高機能レーザセラミッ
ク媒質の開発研究

280

産業技術総合研究所

電子光基礎技術研
究部門

主任研究員

屋代 英彦

成膜を目的とした小型アブレーション粒子発生のレーザー波長依存性300

産業技術総合研究所

電子光基礎技術研
究部門

主任研究員

吉富 大

自動パラメータ可変技術による超短パルスレーザー加工のパルス幅・繰り返しレート依存性の広域連続的分析

290

九州大学

大学院システム情報
科学研究院

准教授

中村 大輔

光渦レーザーを用いた機能性ナノ・マイクロ粒子合成技
術の開発

270

電気通信大学

情報理工学研究科
基盤理工学専攻准教授

庄司 暁

レーザー光照射と応力印加を用いた金属／ガラス複合
材料のナノ構造形成法の開発

270

名古屋大学

工学研究科航空宇
宙工学専攻

准教授

杵淵 紀世志

薄肉タングステン合金のレーザ溶融積層造形法の開発と宇宙エンジン用電熱ヒータへの応用

266.5

足利大学

工学部

研究員

江面 篤志

金属粉末床積層法により作製した金属材料の異方性の制御法とレーザアシスト加工による高精度仕上げ加工技術の確立286.7

神奈川県立産業
技術総合研究所

電子技術部

グ ル ー プ リー
ダー

金子 智

炭酸ガス中のレーザー蒸着法による新機能性材料の合
成

261

大阪大学

レーザー科学研究所

講師

時田 茂樹

中赤外パルスレーザによる透明樹脂の微細加工

300

同志社大学

理工学部電気工学
科

准教授

鈴木 将之

超高速フォトニックタイムストレッチ光干渉断層計によるレーザ加工中における材料内部の可視化

300

東京大学大学院

工学系研究科准教授

古川 克子

2光子レーザ・単光子レーザによる高速 3次元光造形法の開発と再生医療への展開

300

大阪大学大学院
工学研究科

マテリアル生産科学
専攻

助教

野村 和史

小型高出力レーザによる動的レーザ超音波計測法の開発と溶接欠陥のその場検出

300

神奈川大学

工学部機械工学科

准教授

寺島 岳史

パルスファイバーレーザ照射による金属ガラス合金のア
モルファス化および温度履歴解析

270

秋田県立大学

システム科学技術学
部 機械工学科教授

鈴木 庸久

ナノカーボン添加によるレーザ誘起プレーティングの析出
効率の改善

270

奨励研究助成 若手研究者 ＜塑性加工＞
所属機関名

計 10件 2,000万円
役職

研究者

研究題目

助成金額（万円）

東京電機大学

工学部先端機械工
学科

助教

井尻 政孝

環境に配慮した新しい表面加工法によるCr-Mo 鋼の疲
労特性向上

200

鳥取大学

工学部

助教

衣 立夫

熱間押出し加工による高性能ミルフィ－ユ構造のAl/ 黒鉛複合材料の創製

200

産業技術総合研究所

磁性粉末冶金研究
センター

研究員

平山 悠介

高強度・高電気特性を実現するCu 代替 Al－CNT 複合線材の開発200

大阪大学

接合科学研究所

助教

山本 啓

鉄鋼材料における摩擦攪拌加工中のツール摩耗を利用した表面合金化技術の開発

200

大同大学

工 学 部・機 械 工 学
科

講師

宮本 潤示

表面塑性加工を利用した工具鋼の高速光輝プラズマ
窒化法の開発200

鹿児島工業高等
専門学校

機械工学科

准教授

東 雄一

圧縮空気をエネルギー源とした衝撃水圧成形法における衝撃波の可視化と高速変形挙動のin-situ 観察

200

金沢大学

設計製造技術研究
所

助教

山口 貢

ワイヤアークAM- 切削複合化による3次元冷却管を有する大型精密金型の高能率造形

200

名古屋大学

工学研究科

特任助教

李 義永

超耐摩耗金型のためのターゲットへの直接ガス供給による高速 ta-CNx 成膜法の開発

200

大阪産業技術研
究所

加工成形研究部

研究員

坪井 瑞記

高周波およびレーザを用いた部分的な組織制御による強度とプレス成形性の両立

200

熊本大学

先進マグネシウム国
際研究センター

特任助教

井上 晋一

塑性加工と初期組織制御を巧みに利用したマルチモーダル組織制御による高強度・高靭性 Mg 合金の材料
設計指針の確立

200

奨励研究助成若手研究者 ＜レーザプロセッシング＞
所属機関名

役職

計 10件 1,901.9万円
研究者

研究題目

助成金額（万円）

東京大学

工学部機械工学科

助教

伊藤 佑介

透明材料のフェムト秒レーザ加工時の温度分布の超高
速精密計測

200

大阪産業技術研究所

応用材料化学研究
部

研究員

園村 浩介

セラミックス板のレーザ突合せ溶接技術の開発

200

広島大学 デジタ
ルものづくり教育
研究センター

材料 MBRグループ

特任助教

荒川 仁太

レーザパターニング表面処理による高耐久性能を実現す
る接着接合接手の開発

190

釧路工業高等専
門学校

創造工学科

講師

NGUYEN
THANHSON

レーザを利用したセラミックス材料の亀裂に対する局所
自己修復技術の開発

175.8

東京大学

大学院理学系研究
科化学専攻

助教

本山 央人

表面を原子層レベルで形状制御するための超精密フェム
ト秒レーザー加工プロセスの開発

176.1

大阪大学

産業科学研究所

特任研究員

水田 好雄

ハンドヘルドレーザによる高張力鋼溶接継手の疲労強
度向上

180

5

広島県立総合技術研究所東部工業技術センター

加工技術研究研究員

大田 耕平

グリーンイノベーションに対応した表面処理及び加工に関する調査研究190

慶應義塾大学

理工学部電気情報
工学科

専任講師

松久 直司

レーザーアブレーションによる高精細伸縮性半導体デバ
イス

200

大阪大学

レーザー科学研究所

特任助教

荻野 純平

高出力繰り返しパルスレーザーによる高速レーザーピー
ニング技術

190

京都大学

大学院理学研究科
化学専攻 集合有機
分子機能研究室

准教授

齊藤 尚平

新しいLight-Melt Adhesiveをもちいた材料接着と光剥
離プロセッシング200●国際交流助成
国際会議等準備および開催助成（前期） ＜塑性加工＞
所属機関名

役職

計 2件 100万円
研究者

国際会議名

埼玉大学

教育学部 生活創造
講座

准教授

内海 能亜

第 10回チューブハイドロフォーミング国際会議

50

大阪大学

大学院工学研究科
附属アトミックデザイ
ン研究センター

教授

荒木 秀樹

18th International Conference on Aluminium
Alloys50

国際会議等準備および開催助成（前期） ＜レーザプロセッシング＞
所属機関名

役職

研究者

計 5件 250万円
国際会議名

助成金額（万円）

大阪大学

大学院工学研究科
機械工学専攻講師

杉原 達哉

18th International Conference on Precision
Engineering (ICPE2020)50

理化学研究所

光量子工学研究センター 先端レーザー
加工研究チーム

チームリーダー

杉岡 幸次

第 16回レーザーアブレーション 国 際 会 議 (COLA2021)（16th International Conference on Laser
Ablation）

50

弘前大学大学院

理工学研究科教授

花田 修賢

第 22回レーザ 精 密 微 細 加 工 国 際シン ポジウム
（LPM2021）50

慶應義塾大学

理工学部電子工学
科

教授

神成 文彦

光 フ ォト ニ ク ス 国 際 会 議 2021: OPTICS &PHOTONICS International Congress 2021（略称OPIC2021)

50

大阪大学

大学院工学研究科

准教授

尾崎 典雅

11th International Workshop on Warm Dense
Matter 2021 (WDM 2021)

50

国際会議等参加助成（前期） ＜塑性加工＞
所属機関名

計 2件 56.4万円
役職

研究者

国際会議名

助成金額（万円）

大阪府立大学

工学研究科・物質・化学系専攻・マテリ
アル工学分野教授

井上 博史

THERMEC2021 INTERNATIONAL CONFERENCEON PROCESSING & MANUFACTURING OFADVANCED MATERIALS

21.4

熊本大学

大学院先端科学研
究部

助教

郭 光植

International Conference on Processing& Manufacturing of Advanced Materials(THERMEC'2021)

35

国際会議等参加助成（前期） ＜レーザプロセッシング＞
所属機関名

量子科学技術研究開発機構

6

助成金額（万円）

量 子ビーム科 学 部
門・高 崎 量 子 応 用
研 究 所・東 海 量 子
ビーム応用研究セン
ター

役職

上席研究員

計 1件
研究者

佐伯 盛久

25万円

国際会議名

助成金額（万円）

6th International Conference on Advanced
Nanoparticle Generation & Excitation by Lasersin Liquid25

技能検定「工場板金」受検手数料助成の募集開始
天田財団は 10月より、令和 2 年度後期技能検定「工場金予算額は 2,000 万円（1 法人 10 名以内）となる。申請受付期間は令和 2 年 10月1日㈭から令和 3 年 2月28日㈰ま板金」の受検手数料の助成先を募集している。
技能検定には 130 職種あり、天田財団は助成領域に関で。助成金の申請には、技能検定受検申請書・受検票・係する「工場板金」の受検手数料を助成の対象としてい受検手数料領収書等のコピーが必要となる。募集詳細はる。
「工場板金」には特級・1 級・2 級・3 級の等級があり、天田財団 Web サイトをご確認ください。

試験は前期と後期の 2 回行われ、主に各種工業製品に使われる金属薄板の加工・組立に関する知識（学科）と技能●受検手数料助成の対象となる技能検定「工場板金」の職種・等級（実技）を評価する。受検手数料助成の対象となる技能検定「工場板金」の職種・等級は右表のとおりとなっている。
天田財団は、「工場板金」において、金属等の加工現工場板金 職種

等級

曲げ板金作業※

1 級、2 級、3 級

を最終的な目標として継続的な受検手数料助成の支援を打出し板金作業※

1 級、2 級、3 級行っている。令和元年度後期より技能検定「工場板金」受

工場板金

特級

機械板金作業

1 級、2 級

数値制御タレットパンチプレス板金作業

1 級、2 級場における管理者または監督者の育成（工場板金 特級）

検手数料の助成を行い、令和元年度後期には 149 団体・

428 名に対して総額 707 万円の助成金を支給している。
前期受検がコロナ禍で中止になったこともあり、前期分として計上されていた 1,000 万円が繰り越され、今回の助成※は後期に実施の場合「国際交流助成先」を追加募集
天田財団は、令和 2 年度「国際交流助成先」の追加募用した加工（レーザ加工）に必要な技術の研究開発とそ集を10月1日㈭から開始した。今回は新型コロナウイルスなの関連技術に対する調査・研究を目的にした国際交流

どの影響で前期助成決定分が予算総額に達しなかったこ

で、国際会議等への開催準備にかかった費用か、参加にとによる追加募集で、助成総数は約 24 件、助成総額は約かかった費用かなどにより5 つのプログラムに分かれている

1,200 万円、応募締め切りは 12月20日㈰としている。

（詳細は下表を参照）。

助成の対象分野は、金属などの塑性を利用した加工

助成への応募には天田財団 Web サイトへの研究者登録（塑性加工）および高密度エネルギー下での諸特性を利と、対象とする助成プログラムの選択が必要となっている。

● 国際交流助成募集の助成概要
詳細

助成金額
（万円）

募集件数
（塑性・レーザ合算）

国際会議等準備および開催助成

国内で開催される権威ある機関、または団体が主催する国際会議等の準備および開催へ助成

30 ～ 50

2～4

第 1 回国際会議等準備および開催助成

海外で開催実績があり、国内で初めて開催される権威ある機関、または団体が主催する国際会議等の準備および開催への助成（初回限定）

100 ～ 150

1

国際会議等参加助成

海外で開催される権威ある機関、または団体が主催する国際会議等に参加し、運営の役割を担う者の旅費等に対する助成（ポスドク・
院生同行 1 名可）

1 名：20 ～ 35
2 名：40 ～ 70

8 ～ 10
2～4

国際会議等参加助成（若手研究者※）

海外で開催される権威ある機関、または団体が主催する国際会
議等に参加し、発表等を行う若手研究者の旅費等に対する助成

20 ～ 35

2～4

国際シンポジウム等準備および開催助成（若手研究者※）

自らが中心的な役割を担い、3 カ国以上の研究者を招請して開催する小規模の研究交流会等への準備および開催への助成

80 ～ 100

1

助成プログラム名称※若手研究者：2021 年 3 月 31 日時点で満 39 歳以下、かつ当財団の研究開発助成受給の未経験者

助成の詳細については天田財団Webサイトをご覧ください。https://www.amada-f.or.jp/ または

天田財団

7

研究室訪問 1

アルミ合金の高強度接合を実現する
独創的なレーザ溶接プロセスを開発
日本が再び力を取り戻すためには独創的な基礎研究に基づく応用研究が必要
大阪大学大学院 工学研究科
マテリアル生産科学専攻

佐野 智一 教授

ム合金といった熱処理型の析出強化型アルミニウム合金を接合する場合、レーザ溶接のような溶融溶接法ではなく、リベット締結のような機械的接合法や摩擦撹拌接合といった固相接合法が用いられることが多い。しかし、リベット締結の場合は重量が増加し、摩擦撹拌接合の場合は処理速度が遅いことからレーザによる高速溶接の要求が強い。
そこで、本研究では高パワー・高品質のレーザを用いる
ことによって溶接を可能とする短パルスレーザ誘起圧力波
支援高速レーザ溶接法の開発を目指す。

大阪大学大学院工学研究科の佐野智一教授

高パワー・高品質のレーザを用いた溶接を実現

析出強化型アルミニウム合金の高速レーザ溶接中に、溶接部近傍にナノ秒レーザ誘起圧力波と、フェムト秒レーザ誘起衝撃波を印加することにより、溶接金属の結晶粒を微細化し、さらに熱影響部にピーニング効果を付与、溶接部の天田財団の 2019 年度「重点研究開発助成（課題研

力学特性を向上させ、溶接部からの破壊が生じない高強究）」にレーザプロセッシング分野で採択された大阪大学大度な溶接継手を形成することができる。通常、金属組織を学院 工学研究科 マテリアル生産科学専攻 生産科学コーつくり込むときに考慮される「温度場」だけでなく、これまで

ス加工物理学領域の佐野智一教授の研究テーマは「析出

無視できるほど小さかった「圧力場」を新たに取り入れるこ

強化型アルミニウム合金の高強度継手を実現する短パルスとによって、これまでにない新しい金属組織制御法の基盤とレーザ誘起圧力波支援高速レーザ溶接法の開発」。

なる新しい学理を構築する。

最近は自動車や鉄道車両のみならず、橋梁や航空機のこの学理をもとにナノ秒レーザ誘起圧力波とフェムト秒

分野でも軽量で比強度が高いアルミニウム合金の需要が増

レーザ誘起衝撃波を「圧力場」として利用することによっ加、それにともない接合技術としての溶接へのニーズが高て、割れのない高強度な溶接継手を実現する高速レーザ

まっている。

溶接法を開発する。

しかし、アルミニウム合金は鉄鋼材料と比べて反射率と熱本研究では、プロセス 1「溶接金属の強度を向上させる

伝導率が高く、溶接中に酸化しやすいことなどから、一般

レーザ溶接プロセス」、プロセス 2「熱影響部の強度を向上

的に溶接が困難とされている。さらに、溶接後には、いったさせるレーザ溶接プロセス」を開発。また、プロセス 1とプロん溶融して凝固した溶接金属と、そのまま熱影響を受けてセス 2 の成果を組み合わせることによって、プロセス 3「溶接

変質した熱影響部が存在する。構造材料として用いられる継手全体の強度を向上させるレーザ溶接プロセス」を開発

析出強化型アルミニウム合金の場合、これら溶接金属と熱する。

影響部の力学特性は母材と比較して著しく劣化する。
したがって 2000 系アルミニウム合金や 7000 系アルミニウ

8「温度場」だけでなく、「圧力場」も取り入れる

この新しい学理は、金属の凝固を考える際に「温度場」
だけでなく、これまで無視できるほど小さかった「圧力場」を❶❷❶短パルスレーザ誘起圧力波支援高速レーザ溶接法の研究を行う修士学生と学部学生／❷感染防止対策をして学生を指導する佐野教授

陽に考慮し、エンブリオからの核生成、転位のダイナミクス、対策を実施し、7月過ぎからは大学の定める制約の下で研転位と析出物との相互作用をシステマチックに構築するもの

究・実験作業ができるようになりました。しかし、3 密防止とであり、学術的に極めて独創的な研究となっている。

いうことで研究室・実験室も『密接回避』を徹底、デスクに

マルチスケールでの加工エネルギーの開発を目指す
佐野智一教授は 1997 年 3月に京都大学 工学部精密工学科を卒業、同年 4月に同大学大学院 工学研究科精密工学専攻へ入学、1999 年 3月に同校を卒業。同年 4月には飛沫防止ガードを設置し、全員が同じ方向を向いて座る
ようにレイアウトを変更しました。研究中もさまざまな感染防止対策を行っています」と佐野教授は新型コロナウイルス
感染症の教育・研究への影響と対策について語っている。

日本が先頭に立つ研究

大阪大学大学院 工学研究科 生産科学専攻の助手に就

佐野教授は「レーザ加工研究で日本が再び力を取り戻任。2004 年 3月に同大学にて博士号（工学）を取得、2004

すには、独創的な基礎研究に基づく応用研究が必要です。

年 12月同大学大学院 工学研究科 学内講師、2007 年 4月

本研究で実施するプロセス 1とプロセス 2 はいずれもオリジ

同大学大学院 工学研究科 助教に就任。2008 年 4月に同

ナルな技術であり、世界に先駆けて実施しています。ドイツ

大学大学院 工学研究科 講師を務め、2009 年 11月に同大を含む諸外国では実施されていないため、日本が先頭に学大学院 工学研究科 准教授に就任。2020 年 4月に同大立って研究を引っ張るテーマとなりうると考えます」。

学大学院 工学研究科マテリアル生産科学専攻 生産科学

「さらに、この手法が確立すればレーザ溶接、アーク溶

コース加工物理学領域の教授に昇任、現在に至る。

接、摩擦撹拌接合といった現行のさまざまな溶接法にも広く

佐野研究室ではレーザ、およびアーク放電やプラズマを用いた材料加工プロセスに関する研究を行っており、エネ

適用できます。それだけに自動車、航空機、鉄道車両などの幅広い分野への応用展開が期待できます」という。

ルギーと材料間の相互作用について、実験とシミュレーショ
ンの両面から研究を進め、現象の解明や、加工プロセスの予測・制御、さらにはこれらの知見を駆使したマルチスケー
ルでの加工エネルギーの開発を目指す教育と研究を行っている。

新型コロナウイルス感染症による教育・研究への影響と対策
研究室には佐野教授のほかに助教 2 名、社会人ドクター

1 名、博士課程 1 名、修士 M2、M1 がそれぞれ 6 名、学部4 年生 4 名の計 21 名が在籍している。
「今年度は新型コロナウイルス感染症の感染拡大による影響で、前期の授業はすべてオンライン授業になりました。
今のところ、後期の授業に関してはオンライン授業、対面授業のいずれにも対応できるよう準備をしています。感染防止

研究室内で実験を行っている様子

9

研究室訪問 2次世代塑性加工シミュレーション技術の開発
結晶塑性モデルを実際的な塑性加工解析に応用する
京都大学大学院 エネルギー科学研究科

浜 孝之 准教授場合が多い。
また、現状の材料構成式は上記の実験結果を数式表現することに主眼が置かれており、材種が変わるたび、あるいは新しい変形特性の考慮が必要となるたびに、新たな実験結果を取得し直した上で数式を修正する必要がある。しかし、その作業には専門知識が不可欠であるとともに時間を要する。また、現状では十分に把握できない特性も多い。
そのため、アルミ合金板や高張力鋼板、チタン板など多様な材料に FEM 解析が実施されているものの、その解析精度はいまだに不十分である。
宅田裕彦教授（前列中央）、浜孝之准教授（前列右から2 番目）および2019 年度の研究室のメンバー「結晶塑性モデル」を実際的な
塑性加工解析に応用

FEM解析の精度はいまだに不十分

構成式が注目を集めている。結晶塑性モデルは、結晶粒レ

天田財団の 2019 年度「重点研究開発助成（課題研究）」

ベルの微視的変形を数式化することで、微視的変形の結に塑性加工分野で採択された京都大学大学院 エネル

果として生じる巨視的塑性変形を直接予測できることが大ギー科学研究科 エネルギー応用科学専攻の浜孝之准教

きな特長である。結晶塑性モデル自体は 1980 年代にはす授の研究テーマは「結晶塑性モデルにより素材の多様性をでに基礎が確立されていたが、その後の計算機能力の飛緻密に考慮した次世代塑性加工シミュレーション技術の開躍的な向上と多様な金属材料に対するニーズの高まりによ発」。

り、近年再び脚光を浴びている。

今日では輸送機器の軽量化やニーズの多様化に呼応して、多様な金属板が構造部材に用いられている。部材のその結晶塑性モデルを活用することで、FEM 解析における課題を解決できる可能性が生まれている。

適切なプレス成形条件を実験だけから見出すことは極めて本研究では、結晶塑性モデルを実際的な塑性加工解析難しいため、工程設計に有限要素法（FEM）解析を活用すに応用することによって、塑性加工解析の精度向上を目指

ることが一般的だ。しかし、プレス成形性をFEM 解析によりすとともに、これまでは学術的用途にとどまっていた結晶塑

高精度に予測するためには、素材の塑性変形特性の実験性モデルの実用化をはかることを目的とする。

的評価、材料構成式による適切なモデル化、そして入力値の決定という一連の作業が不可欠。また、現在の FEM 解

3 つの研究課題に取り組む

析で用いられる材料構成式では、入力値の決定に際して研究開発助成期間は主に次の 3 つの課題に取り組む。

一軸引張試験だけでなく二軸負荷試験や反転負荷試験な1. 異方硬化挙動の予測に資する結晶塑性モデルの構築

どにより多様な塑性変形特性を評価する必要がある。

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そうした中で最近、「結晶塑性モデル」と呼ばれる材料

結晶塑性モデルの幅広い材種への活用を目的として、

しかし、これらの実験を行うには、多くの設備・労力・時種々の金属材料における異方硬化挙動の高精度な予測

間・コストが必要となる。そのため、現実的には多様なデーに資する結晶塑性モデルの構築と、その変形メカニズム

タを取得できず、解析で素材の特性を十分に考慮できないの解明を目指す。

❶❷❸❶重点研究開発助成の助成金で購入した試験機／❷実験に取り組む学生たち／❸東京農工大学・桑原研究室より寄贈された二軸負荷試験機

2. 高効率なパラメータ同定法の提案
将来的な実用的利用を見据え、結晶塑性モデルで必要なパラメータのデータベースを作成するとともに、簡便さと緻密さを両立した新しい結晶塑性パラメータ同定法の提案を行う。
3. 結晶塑性モデルの実用的利用

M2、M1 がそれぞれ 4 名、学部 4 年生 4 名の計 14 名が在籍している。

ターニングポイントとなった出会い
この道を選択したターニングポイントについて浜准教授は
以下のように語っている。

結晶塑性モデルを実用的な塑性加工解析に利用する枠「早稲田大学で浅川基男先生の研究室に配属され、高組みを構築する。具体的には、プレス成形解析を対象と張力鋼板の『スプリングバックと割れ発生』に関する研究にして、実用に資する数値材料試験機としての活用法の取り組みました。ここで、実験だけでなく弾塑性有限要素法

確立を第 1 の目的とし、次世代構成式としての活用を可に関する勉強にも取り組み、有限要素法の基礎から弾塑能とするシステムの構築を第 2 の目的として取り組む。

性力学、非線形連続体力学、そして非線形有限要素法を実用的な適用事例としては、結晶塑性モデルを数値材

勉強しました。修士 2 年目で板材成形シミュレーションに関料試験機として用いて、初等解析によるV 曲げ加工性評価する研究を理化学研究所で行う機会が得られ、牧野内昭の高効率化・高精度化を試みている。V 曲げで実加工上

武先生の研究室で、板材成形シミュレーションのための弾という高い精度を極めて有用である、曲げ加工精度±25 ′塑性有限要素法プログラムを学びました。そして、プログラ

実現することを指標に、種々の材料を対象として現在研究ムを拡張してチューブハイドロフォーミング解析プログラムをに取り組んでいる。

開発するテーマで修士論文を書き上げました」。

資源エネルギープロセス学の学理を追求「博士課程へ進学した頃、牧野内先生が新しい形状モ
デリング手法と、それを援用した数値解析技術の開発に関浜准教授は 2004 年 3月に早稲田大学大学院 理工学研するプロジェクトを立ち上げ、私は加工成形シミュレーショ

究科で博士号（工学）を取得後、同年 9月まで同大学院 理ンチームに所属しました。チームリーダーだった Christian

工学研究科の客員講師（専任扱い）を務めた。その後、同

Teodosiu 先 生（ 当 時 パリ13 大 学 名 誉 教 授 ）の 下 で、

年 10月から京都大学大学院 エネルギー科学研究科 エネ

チューブハイドロフォーミングに関する研究と並行して、新し

ルギー応用科学専攻 資源エネルギー講座 資源エネルギー

い形状モデリング手法を用いた、板材成形シミュレーション

プロセス学分野を担当する宅田裕彦教授のもとで教育・研における接触解析技術について研究する機会にも恵まれま、2010 年 2月
究に携わる。2010 年 1月まで同助手（助教）した」。

に准教授に昇任、現在に至っている。

「博士課程修了後は縁あって、板材成形シミュレーション

同分野では、素材を製品に加工する際に消費するエネ

による延性破壊予測に関する研究を進めておられた京都

ルギーに関して、資源とエネルギーの全体的なプロセスを

大学の宅田裕彦先生の研究室で、現在も引き続きお世話

計算物理学に基づくシミュレーションを中心として理論的、になっています。こうした先生方との出会いで今日の私があ

かつ実用的な観点から検討する「資源エネルギープロセス

ります。これからもこうした出会いを大切にして、研究活動

学」の学理を追求するための研究に従事している。

に邁進していきたい」。

研究室には現在、宅田教授、浜准教授以下、修士課程

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研究室訪問 3

CFRPの複雑形状の加工を連続繊維・複雑形状で実現する順送プレス成形法
産業技術と自然科学との調和ある発展を推進
上智大学 理工学部 機能創造理工学科

田中 秀岳 准教授

「機能創造理工学科というと何を研究する学科か、よくわからないというお話をうかがいます。私たちの学科は人間・環境への支援を基盤とし、新しい物理現象の発見や応用の可能性を考え、そこから新しい機能の創造・創出を探究する学科です。物理学・数学などの理学と、材料・デバイス・電子機器・エネルギー・機械システムなどの工学を融合的に学
び、産業技術と自然科学との調和ある発展を推進することを通して、創造性豊かな人材を育成します」。
「そのため、機能創造理工学科では機械工学、電気・電『エネルギーの創出と利子工学、物理学の 3 つの学問分野と用』『物質の理解と材料・デバイスの創成』『ものづくりとシス
田中秀岳准教授（左）と本研究に参加する修士 2 年生の中間翔さん（右）テムの創造』というキーテーマを結合し、幅広い分野に適応付加価値をもった加工方法の開発に取り組む

値のある加工方法・計測・加工メカニズム解析を行っています」

天田財団の 2019 年度「重点研究開発助成（課題研究）」に塑性加工分野で採択された田中秀岳准教授の研究テー
マは「CAD データに基づいて作成される熱可塑性炭素繊
維セミプレグによるプリフォーム材を用いた順送プレス成形法の開発」。
田中准教授の研究分野は生産工学、加工学、計測工学。

「私の研究室では主に、加工計測・機能性評価、付加価（田中准教授）。
田中准教授の研究室には現在、博士課程 1 名、修士課
程 M2 が 3 名、学部 4 年生 4 名が在籍している。

熱可塑性CFRPの短サイクル成形加工技術の研究開発

研究内容は、加工計測・機能性評価の観点から切削加工

田中准教授は「たとえば自動車などは衝突安全基準も年々および塑性加工分野において、付加価値をもった加工方法

きびしくなっていくことが想定され、従来の設計の改善のみでの開発や加工メカニズム解析に取り組むことだ。具体的な研は、重量の大きな削減の実現は難しいと考えられます。そうし究テーマは、①傾斜プラネタリ加工およびオービタル加工によた中、新たな軽量化新材料として CFRP（炭素繊維強化プラ

るCFRP の高品位穴あけ、②ダイヤモンドバニシング工具にスチック）が注目されています。高弾性・高引張強度による高関する研究、③ CAD データに基づいた熱可塑性 CFRP の比強度から構造の軽量化が期待されています。CFRP には逐次成形による新たな 3 次元プリンティング、④レプリカ法によ

熱可塑性 CFRPと熱硬化性 CFRP が存在しています。自動る工具摩耗評価――などとなっている。

車産業での使用を前提としたハイサイクルでのプレス加工に

機能創造理工学科の特徴

12できる専門教育を行っています」。

。
は熱可塑性 CFRP が着目されています」「熱可塑性 CFRP はプレス成形を前提として LFT-D 法な

田中准教授は 2005 年 9月に金沢大学で博士号（工学）をどが研究されていますが、不連続繊維のため、既存のプレス取得。2006 年 3月から2015 年 3月まで長岡技術科学大学

成形法では繊維の座屈が発生し、炭素繊維の力学的特性

工学部の助教、2015 年 4月から上智大学 理工学部 機能を十分に生かした成形法とは言えません。自動車の構造材

創造理工学科 准教授に就任、現在に至っている。

に CFRPを適用するには、より短サイクルでの成形が必要に

商用CAD

点群生成用CAM(Powerd by Kodatuno)

280℃

IGES data

（1）
形状設計

成形後の試料の外観樹脂が焼失または
融出

270℃

TXT data

・点群のベクトル
・帯番号・法線ベクトル

（2）
点群生成

260℃

ほぼ目標形状の成形が可能
樹脂の融出も僅か

展開図生成エンジン

250℃

＜250℃
（3）
ポリゴンメッシュ生成（可展面近似）樹脂が溶融せず目標形状に成形できず（4）
展開

展開図を用いたCFRP 2 次元プリフォーム生成CAMシステム

熱可塑性CFRP 2 次元プリフォームを用いた成形実験（成形温度の差）なっています。現在、熱硬化性 CFRP の加工に要する時間

リプレグを用いた基礎成形実験は先行研究で達成しており、は短いサイクルタイムを持つ RTM でも5 分程度かかっていま

本研究では新しい装置のもとで熱可塑性 CFRPを用いる。

す。深い絞り形状や複雑形状を持つ場合には、プリフォーム「第 2フェーズ」では、熱可塑性連続繊維テープセミプレグ材などの予備成形品の製作にさらに時間が必要になります」。

を用いた CTS によるプリフォーム製作システムを構築。本研「また、自由曲面など単純な数式などでの表現が難しい形

究では熱可塑性連続繊維テープセミプレグを用いることので状に対しては予備成形品の設計、製作手法が確立されておきるCTS 装置を構築、CAD データに基づいて自動的にプリらず、作業者の経験に頼っているのが現状です。成形プロセ

フォーム材を製作する。

ス加工で理想的なのは、連続繊維で複雑形状を短時間で「第 3フェーズ」では、成形条件を最適化。装置により製作成形できるようになることです。CFRP 材料のさらなる用途拡した予備成形品を用いて成形実験を行う。実験に用いる材

大のためには、この問題を解決する必要があります」。

料は、構造材への用途として熱硬化性、または熱可塑性の「そこで、本研究では炭素繊維の連続性を保ち、3 次元に

セミプレグ、加飾用途として熱可塑性の織物シート材料を用賦形後に目的の力学的特性を持つ繊維の方向を維持できるいる。成形対象の形状としては円柱や円錐台などの可展面

2 次元プリフォームを用い、3 次元 CAD データに基づいて賦を持つ形状を用いる。

形後に目的の繊維の方向、および連続性を維持できる2 次元

これらの形状は一方向に対してのみ曲率を持っており、曲

プリフォームの設計手法および CAMシステムを開発。真空率の値・曲率の方向に対する繊維配向による成形時の繊維バッグ法による簡易成形実験によって、単層ごとである熱硬の挙動を観察することが可能である。繊維の挙動は CAM

化性テーププリプレグを用い、有効性を確認することを目指し上での設計時と成形後の形状（各部の位置）を比較することています」。

で評価する。成形後の形状は、形状測定と画像により測定「2 次元プリフォームの製作を手作業で行っていること、複する。これらの結果を用いて、成形結果と成形条件の相関を

数層をプレスして形状全体での繊維の連続性と力学的特性取ることでパラメータの影響を定量化する。また、3 次元曲面

を満たすこと、プレス加工条件を正確に調整すること、およびを用いた成形実験として水滴形状などの 3 次元曲面形状に賦形後の形状評価と成形条件の改善に関しては未実施で対して成形実験も行う。

す。これらを達成しなければ有効な CFRP のプレス成形法と連続繊維材料を配置するには以下の 3 つの条件を満たしての提案は難しい。次のステップでの達成を目指し、さらなすように近似する。

る考察が必要と考えています」と語っている。

1. 任意方向への切断線の配置が可能である。

研究は 3フェーズで段階的に実施
研究開発は 3 つのフェーズにわたって行う予定だ。

2. 繊維の連続性を考慮し、帯状面の集合へ近似する。
3. 型上に配置するため、CAD データに基づく。
以上の条件を達成するため、田中准教授は CG やペー「第 1フェーズ」では、成形結果に対する条件の影響の定

パークラフトの分野で研究されてきた手法を応用している。こ

量化のため、予備成形品製作時の各パラメータに対して予のような曲面形状の可展面への近似手法や平面への実長備成形品の形状に再現性を持つ予備成形品の製作用装置

展開手法の CAD/CAM への応用は例がなく、独創的な研を製作。すでに、熱硬化性 CFRP の半硬化材料であるトウプ

究となっている。

13

研究室訪問 4

生体用Co-Cr-Mo 合金の高強度化と耐食性の研究自分が設定した研究課題に納得するまで深く取り組む
仙台高等専門学校 総合工学科

森 真奈美 准教授
生体用金属Co-Cr-Mo合金を研究
代表的な生体用金属材料のひとつであるCo-Cr-Mo 合
金は、塑性加工性は悪いが耐食性や耐摩耗性に優れることから、人工股関節などの整形外科用インプラントに広く使用されている。また、近年は側彎症などの脊椎疾患の治療に用いる脊椎固定器具への応用も進んでおり、生体用金
属材料としての重要性がますます増加している。
しかし、2010 年には海外の大手医療機器メーカーが製造した同合金を使用した人工股関節の大規模リコールが発生。これは、テーパー加工されたモジュラーネック部の腐森真奈美准教授（前列中央）と研究室で学ぶ専攻科、本科の学生たち

社会人ドクターで学位取得

おける耐食性が、臨床上の問題として顕在化した。
森准教授の研究は、生体毒性の懸念があるNiを含まない合金に窒素を添加することで、冷間加工性が大きく改善

天田財団の 2019 年度「一般研究開発助成」に塑性加することを明らかにする。実際に板厚 0.3 ㎜の薄板を製作

工分野で採択された仙台高等専門学校 総合工学科の森した。その後、熱間圧延にも取り組み、加工熱処理による真奈美准教授（採択時は助教）の研究テーマは「塑性加機械的特性の改善についても研究、熱間加工における動工を用いて高強度化した生体用 Co-Cr-Mo 合金における的再結晶の発現と結晶粒微細化、積層欠陥の導入による耐食性に及ぼす加工組織の影響」。

高強度化を明らかにするなど、熱間圧延材の高強度化や森准教授は 2005 年 3月に宮城工業高等専門学校（現・室温における塑性変形のメカニズム解明に取り組んだ。そ仙台高等専門学校）材料工学科を卒業後、宮城工業高等して、熱間鍛造材の ASTM 規格値の約 2 倍となる、著しい専門学校 専攻科課程に入学、2007 年 3月に卒業。同年 4高強度と高延性を同時に実現することに成功している。

月に岩手大学大学院 博士課程前期（修士）に入学、2009
年 3月に卒業。この間、指導教員の千葉晶彦教授の異動にともない、自身も東北大学 金属材料研究所の特別研究

14

食が起因しており、生体用 Co-Cr-Mo 合金の製品設計にチタン合金をはじめとする
新たな材料の研究も進めている生として研究を行った。卒業後は自動車関連企業に就職、また、電子顕微鏡観察を組み合わせながら熱間圧延組製品に不具合が生じた原因の調査を担当した。仕事には織を詳細に調べ、生体用 Co-Cr-Mo 合金の新しい強化手

満足していたが、次第に自分の設定した課題に対し「納得法を提案するとともに、室温変形においてεマルテンサイト

できるまで深く取り組みたい」と考えるようになった。

が形成する過程を、母相であるγ相中の格子欠陥の変化

そこで 2013 年 12月、4 年半勤務した企業を退社、仙台とする新たな視点からの研究成果を明らかにし、2015 年 3

高等専門学校 マテリアル環境工学科の助教に就任。2014月には千葉教授の下で博士（工学）の学位を取得した。

年 4月、東北大学大学院 材料システム工学専攻 博士課程

学位取得後の 2015 年 4月からは脊椎固定用デバイスな

後期 3 年の課程に社会人ドクター枠で入学、同大学 金属

ど、新たな応用に向けた生体用 Co-Cr-Mo 合金の加工プ

材料研究所の千葉晶彦教授の下で、「Co-Cr-Mo 合金」

ロセスの確立と、放射光・中性子回折や電子顕微鏡を利の塑性変形挙動と力学特性に関する研究を行った。

用した変形組織発達過程の解明に取り組むとともに、チタン

❶

❷

❸

❶電気化学測定による耐食性の評価／❷電気炉による試料の熱処理／❸自動研磨機による組織観察用試験片の作製

合金をはじめとする新たな材料についても、同様のアプロー化手法を確立し、人体に対してより安全なインプラントの開チで研究を進めている。

発を通して生体医療分野で大きく貢献することができる。

天田財団の 2015 年度「一般研究開発助成」に採択され研究成果については、生体用 Co-Cr-Mo 合金に限らず、た研究では、熱間加工における動的変態の発現を見出し、チタン合金など、ほかの生体用金属材料やステンレス鋼を

熱間圧縮試験により結晶粒径 1µm 以下の「ナノε組織」のはじめとしたインフラを担う構造用金属材料の組織設計や形成と圧縮試験前の約 2 倍の高硬度を初めて示した。

研究開発に応用が可能になる。

生体医療分野で大きく貢献する

毎日が新しい発見の連続

高強度化した生体用 Co-Cr-Mo 合金の整形外科インプ

東北地方は新型コロナウイルス感染症の感染者が少な

ラントへの適用については、熱間加工などにより生じたひず

かったこともあり、学校では緊急事態宣言が解除された 6月

みや組織変化が耐食性におよぼす影響を明らかにする必から密にならない人数での対面授業が始まった。森准教授

要がある。しかし、同合金の耐食性や生体適合性におよぼが受け持つ学生は専攻科 2 年、1 年が各 2 名、本科の 5 年

す組織の影響に関する研究は少なく、系統的な理解が得

生、4 年生が各 4 名の計 12 名。

られていない。

森准教授は「コロナ禍の教育・研究は、思うように進まな

本研究では、「塑性加工を用いて組織制御することによいことも多く、指導することの難しさを痛感しています。そのり高強度化した生体用 Co-Cr-Mo 合金に対し、これらの組

一方で学生から学ぶことも多く、そのことが私自身の研究へ

織変化が耐食性にいかに影響をおよぼすか」に焦点を当のモチベーションアップにつながっており、毎日が新しい発見て、以下の 2 つの課題に対応することを計画している。

の連続です。若手研究者は研究資金が少ないので、天田

1. 種々の加工条件にて生体用 Co-Cr-Mo 合金の熱間加財団の助成はありがたいです」。

工を行い、得られた試料に対して結晶粒径、転位密度、「生体用インプラントのほとんどが海外から輸入されてい集合組織、構成相等の観点から加工組織の定量的な評ます。私たちが研究している生体用 Co-Cr-Mo が世界の価を行う。加工組織の定量的な解析を行った試料に対し医療現場で使われるようにもっとPRしていきたい。これまでて、耐食性の評価を行い、組織解析結果との対応関係

企業や大学で学んできたことを材料科学の発展や実際にを明らかにする。

役立つ優れた材料の開発に活かし、社会に貢献したいと考2. 生体用 Co-Cr-Mo 合金の焼鈍材に段階的に塑性ひず

えています」と語ってくれた。

みを発生させ、耐食性および不動態皮膜への影響が顕在化するひずみ量を基礎的に明らかにする。また、圧延などの塑性加工プロセスを用いて同様の試験を行い、得られた知見をより実用的なプロセスへ展開させる方法について検討する。
塑性加工に係る学術的研究の側面からは、中性子回折や DICといった最先端の定量組織解析手法を用いて変形組織を評価し、耐食性との関係を明らかにする点が特色。
また、熱間加工プロセスを実用化する上で必要不可欠な腐食挙動の学術的基礎を構築することができる。これにより、従来の炭化物析出を利用する方法に代替する高強度

走査型電子顕微鏡を用いた試料の組織観察

15

研究室訪問 5

ニーズに合わせたオーダーメイドの材料研究で社会貢献を目指す「育てていただいた先生方への感謝を忘れずに」
岐阜工業高等専門学校 機械工学科

く

み

こ

島本（田中）公 美子 准教授

性質に関する研究、②高減衰能材料の創製および加工法
における研究開発、③金属 3D 積層造形技術を用いた材
料創製と特性評価、④繊維強化プラスチック（FRP：Fiber

Reinforced Plastics）の新しいリサイクル技術に関する研究、⑤キャビテーション加工技術を用いた材料の表面改質――などの研究を行っている。

社会への貢献を目指す
島本（田中）准教授は「物質を構成する118 種類の元素
岐阜工業高等専門学校の島本（田中）公美子准教授

ニーズに合わせたオーダーメイドの材料研究
天田財団の 2018 年度「奨励研究助成（若手研究者）」

ミックス、ポリマーなど、あらゆる材料があふれています。これらの材料は私たちの生活を支え、より豊かにするために創製され、製品として社会に羽ばたきます。不要となった場
合には 5R（Recycle、Reuse、Reduce、Refuse、Repair）にレーザプロセッシング分野で採択された岐阜工業高等専

され、社会を循環しています。材料研究では、使い手の門学校 機械工学科の島本（田中）公美子准教授は、2012

ニーズに合わせたオーダーメイドの材料設計や材料加工、

年 4月から2015 年 3月まで諏訪東京理科大学大学院 博士

材料提案により社会への貢献を目指します」と、機械工学

後期課程 工学・マネジメント研究科 工学・マネジメント専

科の Web サイトで述べている。

攻（西山勝廣研究室）に所属し、2015 年 3月に博士号（工学）を取得した。

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は、私たちの生活に密接に存在し、身の回りには金属、セラ

高減衰能特性を持つアルミニウム合金の創製

同年 4月から近畿大学 工学部 ロボティクス学科（京極秀今回の「奨励研究助成（若手研究者）」に採択された研樹研究室）博士研究員、同年 10月から2016 年 3月まで山

究テーマは、「選択的レーザー溶解法を用いた高減衰能ア

口東京理科大学 工学部 機械工学科（吉村敏彦研究室）

ルミニウム合金の創製と強靭化」。申請ならびに採択が決

助教、公立大学法人化により同年 4月から2019 年 3月まで

まった時点では、山陽小野田市立山口東京理科大学に在山陽小野田市立山口東京理科大学 工学部 機械工学科職中だったため、山口県産業技術センターなどの協力を得（吉村敏彦研究室）助教として継続採用され、同年 4月かながら研究を進め、岐阜工業高等専門学校に着任した後ら2020 年 3月まで岐阜工業高等専門学校 機械工学科 講

も同センターなどの支援を受けて研究を継続している。

師、同年 4月から同所属 准教授に就任し、機械工学科に

アルミニウム合金は軽量で耐食性に優れることから、さま所属する第 3 学年の学生 49 名（うち女子学生 1 名、留学

ざまな分野の部品に用いられ、現在では部品内部に空気

生 1 名）の学級担任を務めている。

や水が流れる流路を形成するような複雑形状の部品が多く研究分野は材料学（特に機械材料学）、材料設計・材なってきた。従来、アルミニウム合金に制振／防振性（高減料テーラリング、粉末冶金、3D 積層造形、キャビテーショ衰能特性）を付与させるためには、平板を矩形波状に加工

ン加工。岐阜工業高等専門学校では、ニーズに合わせたし、クロス圧延を施すことで内部摩擦を大きくし、材料内部

オーダーメイドの材料研究（設計、創製、加工、提案、分析、で多くのエネルギーを吸収させるという手法が用いられてき

解析など）
として①ホウ化物系セラミックスの創製と機械的た。しかし、平板形状から加工を行うため、部品形状に依

❶

❷

❸

❶材料学研究室の様子。まだ新しい研究室のため装置は少なく、他研究機関の機器を利用・借用することも多い／❷天田財団の助成金で購入したダイアフラム
ポンプ／❸SEM、XRDなどの機械が並ぶ岐阜工業高等専門学校の機器分析室

存し、厚さのある試料や複雑形状では高減衰能特性の付

那郡阿智村の出身。生家が縫製業を営んでいる関係で工与が困難とされていた。

場で働くご両親を見て育ったこともあり、小さい頃からものづ

本研究は、金属 3D 積層造形装置の特長を活かした選

くりが好きだった。学部、修士・博士後期課程まで過ごし

択的レーザ融解法を用い、試料の造形条件を検討し、高た諏訪東京理科大学では電子材料や機械材料について

減衰能特性を有したアルミニウム合金の創製を行うことを目学んだ。その後、近畿大学では金属 3D 積層造形法に関的のひとつにしている。一般に高減衰能特性を付与させる

する国のプロジェクト「TRAFAM」で金属 3D 積層造形装と、材料内部には多くの欠陥が存在する場合があるため、置の研究開発と、材料ごとのレシピづくりを担当。山口東京

金属組織学的知見からアルミニウム合金の組織制御につ理科大学（現・山陽小野田市立山口東京理科大学）では、いて考察するとともに、キャビテーションを用いた表面改質

新しいキャビテーション加工技術を学び、これまでにも多くの技術を用い、強度の向上をはかることを検討する。

研究助成を受けた。

研究スケジュールとしては、金属 3D 積層造形装置を用助教の任期 5 年の間に結婚し、研究職のご主人の勤務

いて試験片を製作し、固有減衰性能を算出。その後、引地が名古屋市だったことから生活の拠点を愛知県に移し、張試験を行い、高減衰能特性と引張強さの関係を解明す

ご主人の上司からの支援もあって、2019 年 4月に岐阜工業る。また、試験片の表面改質を行うためにキャビテーション

高等専門学校に移籍、現在に至っている。

（気泡）の崩壊圧力を利用したキャビテーション加工を行

島本（田中）准教授は「これまで国内外のさまざまな研究う。これによって高減衰能特性に加え、強度に優れたアルミ分野の先生方にご指導をいただいたおかげで、今の自分がニウム合金の創製を目指す。

あると感謝しています。自分を育ててくださった周りの方々へ

新型コロナウイルス感染症の影響の感謝を忘れずに、今後も若い世代への教育や、ニーズに合わせたオーダーメイドの材料研究に取り組んでいきたい」。

しかし、新型コロナウイルス感染症の感染拡大により、岐「社会で役に立つものづくりを目指しているので、産学阜県では 2 度にわたって非常事態宣言が発出された。その連携にも力を入れており、昨年度の技術相談件数は学内間、学校は休校となり、授業は 4月の開始とともにオンライン

No.1となっています。研究内容に関心を持ってくださる岐阜

授業となった。そのため、研究も停滞を余儀なくされ、研究県や愛知県の製造企業様も出てきているので、これからはさ

予定は遅れ気味となっている。9月に入り、校内の感染対策

らに実用性のある研究課題に挑戦していきたい」。

を徹底することで、対面授業を段階的に再開することが決「材料学研究室はまだできたばかりの研究室です。装置

定。それにともない研究再開の目処が立ち始めている。

が少なく、他研究機関で借りられる設備も限られているのしかし、高等専門学校という教育機関の特性上「教育」

で、天田財団の助成は本当にありがたい」という。

が主眼で、本科生の卒業研究や専攻科生の特別研究以

島本（田中）准教授は結婚後の研究活動において新姓外の「研究」は自己研鑽に位置付けられている。そのため、と旧姓のどちらを名乗るかで悩んでいた。その時、ご主人と計画の遅れを取り戻すのも一苦労だ。そんな状況でも島本つながりがあった米国の女性研究者の話を聞き、旧姓をミド（田中）准教授は「予定どおり、年度内には研究成果報告

ルネームに入れ、「島本（田中）公美子 , Kumiko Tanaka

書をまとめたい」と力強く語っている。

Shimamoto」として併記することにした。これにより研究分

今後はさらに実用性のある研究課題に挑戦

野でのプレゼンスを担保できると考えた。
「パスポートの特記事項にも記載していただけるので、こ

島本（田中）准教授は、2006 年に環境省から「日本で一れからご結婚をされる研究者や技術者の方に選択肢の 1番星がきれいに見える場所」として認定された長野県下伊つとして知っておいていただければ」（島本（田中）准教授）。

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研究室訪問 6

フェムト秒レーザを用いた炭素系硬質被膜の表面機能創製
新しいものづくり技術の創出を目指す
名古屋工業大学
電気 · 機械工学科 機械工学分野

リュウギョウキョク

劉暁 旭 助教

適用することで刃先丸味の課題が克服できるものと期待されている。そこでフェムト秒レーザ加工の高い刃先成形性と、加工面の表面改質効果を同一光学系で行うtwo-step
加工の開発によって、CVDD 工具が持つポテンシャルを十分に発揮させ、鋭利な刃先を成形する（高い切れ味を得る）
とともに、表面改質効果により表面の硬質化（耐摩耗性の向上）を目指す。

CVDD工具の機能性向上を実現する
研究期間は以下の 3 つのフェーズに分けて研究を行う。
名古屋工業大学 電気・機械工学科 機械工学分野の劉暁旭助教

ザ加工機を使用して、CVDダイヤモンドの表面改質に必要

フェムト秒レーザの非熱加工と高精度加工を利用したCVDD工具の刃先創製なレーザフルエンス、パルス幅などを調査する。表面改質

天田財団の 2019 年度「奨励研究助成（若手研究者）」のピーク強度変化（結晶性向上は硬質化と等価である）をにレーザプロセッシング分野で採択された名古屋工業大学

指標とする。また、その Gピークシフト量とID/IG 比の変化

電気・機械工学科の劉暁旭助教の研究テーマは「フェムトおよび XRD 測定結果から内部応力の変化と、その局所化

秒レーザを用いた多結晶 CVDダイヤモンド・コーティングを評価する。

効果の評価は仕上げ面のラマンスペクトルからダイヤモンド

工具の高機能刃先創製」。本研究は PLG（Pulse Laser

フェーズ 2 では「CVDD 工具の機能性向上を実現する

Grinding）加工において、工具の刃先の鋭利さと加工面最適なレーザ加工条件の探索」を行う。切削実験や硬さ試の品質を両立することを目的として、フェムト秒レーザの非熱験、膜内部応力分布の測定、有限要素法での逆解析と組加工と高精度加工を利用し、CVDダイヤモンド・コーティン

み合わせることで、切削性能を実現するために最適なレーグ工具（以下、CVDD 工具）の刃先創製を行う。

ザ加工条件を実験的に調査する。

近年、安価かつ高硬度、高成形性などの優れた性能をフェーズ 3 では「刃先成形と表面改質を両立するtwo-

持つ CVDD 工具の切削分野への適用が進められている。

step 加工の提案とその切削性能評価」を行う。そして、ト

CVDD 工具の適用範囲を拡大する際に課題となるのが、

ライボロジーと機械加工に関する知見を融合させた切削工

成膜時に生じる刃先丸味が工具の切れ味の低下を引き起具成形技術の提案を行い、さらに実用性を意識した実践的こすことである。切れ味の低下は切削抵抗の増加、摩耗のな高付加価値短パルスレーザ加工手法の提案を行う。

増大、被膜の剥離を生じさせるため鋭利な刃先を成形する加工技術が求められている。

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フェーズ 1 の「CVDダイヤモンド膜の表面改質効果におよぼすレーザ加工条件の影響の調査」では、フェムト秒レー

48 名が在籍する生産機器研究室

一方、短パルスレーザは材料硬さの制約を受けにくく、非劉助教が所属する生産機器研究室は、糸魚川文広教

接触な加工が可能であり、硬脆材料であるCVDダイヤモン

授、樋口和夫特任教授のほかに早川伸哉准教授、前川覚ドであっても鋭利な刃先が成形できるという利点がある。し

准教授、劉助教、特任研究員 1 名、秘書 1 名、技術補佐

たがって短パルスレーザ加工をCVDD 工具の刃先成形へ

員 3 名、博士課程 5 名、修士 M2とM1 がそれぞれ 11 名ず

❶

❷

❸

❶フェムト秒レーザ加工機 LIGHT CONVERSION PHAROS ／❷フェムト秒レーザ加工機 IMRA AmericaD-1000 ／❸マシニングセンタ M140X2

つ、学部 4 年生 10 名、2 部学生 1 名の計 48 名が在籍する「私の研究は超短パルスレーザを利用し、その高い潜在学内最大の研究室となっている。

能力を持つ膜の工業的な利用価値をいっそう向上させるこ研究室では生産機器（工作機械、工具など）で生じるトとです。一方で、DLC 膜は優れたトライボロジー特性を持ライボロジカルな諸現象や、加工表面の物理的・化学的変つため、自動車の摺動部へ適用することで低燃費化が期化の根本的な理解とそこから得られる知見を生かした新し

待されています。そこで、光学の手法による潤滑油中の添い生産機器・生産プロセスを開発。
「生産加工は実際に製加剤などの DLC 膜への吸着過程の解明についても研究し品をつくり出す手段であり、それを担う企業と協調しながらています」と語っている。

研究活動することが重要である」という糸魚川教授の考えから、数多くの企業や研究機関と連携しながら研究を遂行

自動車や工作機械の産業がさかんな名古屋へしている。

「清華大学在学中から日本のものづくりに関心がありまし北京・清華大学から名古屋大学へた。なかでも自動車産業や工作機械産業がさかんな名古屋地区で勉強したいと考え、名古屋大学大学院 工学研究

劉助教は中国東北部の遼寧省出身。遼寧省は瀋陽、大科 機械理工学専攻の博士課程に入りました。現在のポスト連といった工業都市があり、日系企業も数多く進出しているはテニュアトラックの助教です。着任から4 年後にテニュア工業地域。ご両親はいずれもエンジニアとして企業に勤務、審査があり、それに合格すれば任期解除後も大学に残れま

その影響もあって子どものころからものづくりに興味を持ち、す。これからも日本で研究を続けていきたい」。

北京にある清華大学へ入学。2015 年 9月に清華大学 工「糸魚川教授の研究室はオープンで産学連携を重視し学研究科環境工学 修士課程を修了、同年 10月に名古屋ています。そのため研究実験装置も充実していて、ナノ秒

大学大学院 工学研究科 機械理工学専攻 博士後期課程

レーザ、フェムト秒レーザなどの短パルスレーザ装置がいくに入学。2018 年 9月に博士号（工学）を取得し、同年 10月

つもあり、研究環境には満足しています。今年度前期は新から名古屋工業大学 電気・機械工学科 助教に就任、現型コロナウイルス感染症の影響で在宅勤務となり、研究室在に至っている。

に来られない状態でした。現在は感染防止対策をして研究所属する生産機器研究室では糸魚川教授の指導で「短室に来ることができるようになり、私が指導する学生とともに、

パルスレーザ照射に基づいた炭素系硬質膜の摩擦摩耗特

新しいものづくり技術の創出を目指しています」と劉助教は性の改善」「短パルスレーザ照射を利用した切削工具刃先

語っている。

成形技術の開発」「DLC 膜表面における潤滑油添加剤の吸着過程の解明」などの研究を行っている。
劉助教は「省エネルギー化・長寿命化に向けて、機械部品の摩擦と摩耗の制御がより必要となっています。炭素系硬質被膜はダイヤモンドとグラファイトの中間構造であり、耐摩耗性と低摩擦特性の両方を持ち、さらに化学的安定性かつ高密着性・生体親和性などの特性を有しており、幅広い分野で応用されています。人工的に作製されたダイヤ
モンドの一種であるCVDダイヤモンドは安価かつ高硬度、高成形性などの優れた性能を持つコーティング材として切削分野で注目を集めています」。

生産機器研究室の 2019 年夏旅行の集合写真

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2020 年下期の予定
令和 2 年度 国際交流助成先 追加募集

Photonix 2020 出展

募集期間：2020 年 10月1日～ 12月20日
採択通知：2021 年 2月上旬

開催期間：2020 年 12月2日～ 4日
会場：幕張メッセ

令和 2 年度後期 技能検定（工場板金後期）
受検手数料助成 募集開始
申請期間：2020 年 10月1日～ 2021 年 2月28日
結果報告：2021 年 3月1日～ 31日

令和 2 年度 天田財団助成式典 開催
開催日時：2020 年 11月28日※オンラインでの開催となります「Photonix 2019」の天田財団ブースの様子

編集後記
4月に事務局長に着任いたしました鈴木太一と申します。昭和 58年に機械工学科を卒業して㈱アマダに新卒入社し、今取材を都度比較してどちらにするか判断するようになるのではと思料しています。

春天田財団に移籍いたしました。どうぞよろしくお願いします。

この天田財団ニュースをお読みくださるみなさまも、新型コロ着任前は、年度恒例の会議や発表会に加えて理事長の交ナウイルス感染症によって大きな影響を受けられているのではな

代や財団事務所の引っ越し（住所は変更ありませんが、㈱アマいかと思います。大学の授業も登校せずのオンライン中心へと

ダの本社敷地内で別の建物に引っ越しを済ませました）が予定

様変わりし、報道では「せっかく入学したのに」という学生の残されていて、着任早々不慣れな中で慌ただしくなることを覚悟し念な思いを聞くことが多いですが、オンライン授業のメリットを伝ていました。しかし、新型コロナウイルス感染症の影響で塑性える記事も散見されるのが救いです。

加工とレーザプロセッシングの2つの助成研究成果発表会は天田財団も前述のとおり今春の助成研究成果発表会は中中止、理事会などの会議は書面会議への置き換えと、多忙な止といたしましたが、この後の行事は実施方法を変えて開催す日々は回避されました。その一方で、今までのやり方と異なる方

るべく努力をしています。ご期待くださるとともにご支援いただけ

法を検討し実施することに戸惑うばかりです。

れば幸いです。

天田財団ニュースは例年ですと塑性加工、レーザプロセッシ（事務局 鈴木）

ングの助成研究成果発表会や展示会出展が記事となっている
ようですが、これも叶いません。
「研究室訪問」も今までは実際に研究室に訪問をしてインタビューや撮影を行っていたとのことですが、今回はすべてWeb
会議システムを利用したオンラインでのインタビューで、写真は取材先である先生方に撮影をお願いして送っていただきました。
取材を快く受けてくださいました先生方、ご協力いただき、ありがとうございました。
「研究室訪問」の取材旅行は先生方から興味深いお話が聞けるだけでなく、日本各地の景勝地や味覚を味わう楽しみもあったようですが、新型コロナウイルス感染症が落ち着くまではオンラインでの取材にせざるを得ないでしょうし、落ち着いた後も以前どおりに戻るとはいかずにオンライン取材と実際に訪問しての❷❶❸鈴木太一事務局長

今回の表紙❶ 2019 年 11 月 30日に開催された「2019 年度天田財団助成式典」の会場の様子。 式典には塑性加工分野・レーザプロ
セッシング分野の助成対象者 73 名と関係者を含め、約 150 名が参加した／❷助成式典では特別講演や招待講演も行われる。
写真は鳥取大学・陳中春教授による招待講演の様子／❸助成式典の後、出席した研究者らは「第 32 回優秀板金製品技能フェア」の作品展示会場で投票を行った

天田財団ニュース 第 9号 2020年 11月1日発行 発行所：公益財団法人天田財団 編集：マシニスト出版株式会社 印刷：株式会社あさひ印刷〒259-1116 神奈川県伊勢原市石田 350 TEL：0463-96-3580 FAX：0463-96-3579 https://www.amada-f.or.jp/