02「2022年度助成式典」を開催
研究室訪問

04

東京都立大学 システムデザイン研究科

筧 幸次 教授

06

東海大学 工学部 機械工学科

08

名古屋工業大学大学院 工学研究科・工学専攻

10

大阪産業技術研究所 先進構造材料研究室

12

産業技術総合研究所 製造技術研究部門

14

物質・材料研究機構 構造材料研究拠点 接合・造型分野

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第 19回塑性加工助成研究成果発表会／第 35回優秀板金製品技能フェア
Laser Solution 2023 ／ Photonix 2022

窪田 紘明 講師
渡辺 義見 教授

木元 慶久 主任研究員
梶野 智史 主任研究員
渡邊 誠 分野長

「2022年度助成式典」を開催
研究助成は90件、助成総額は2億 6,631万円
累計助成総額は 37 億 696 万円
天田財団は 2022 年 12月3日、日比谷図書文化館日比谷ンに貢献し、若手研究者の育成や研究成果の社会実装にコンベンションホールで「2022年度助成式典」を開催し少しでも役立つことを願ってやみません。研究者のみなさまた。塑性加工分野・レーザプロセッシング分野の助成対象にはぜひ、科学技術の進歩・発展のため、研究にまい進し者を含む研究者、学会関係者など約 130 名が参加した。

ていただきたいと願っています」。

2022 年前期に採択された助成件数は 90 件、助成総額
は 2 億 6,631 万円だった。1987 年の財団設立以来 35 年間の累計助成件数は 2,090 件、累計助成総額は 37 億 696万円となった。助成先は大学 137 校、高等専門学校 43 校、研究機関 34 機関、学会 17 学会と多岐にわたっている。

科学技術のイノベーションに貢献
式典の冒頭、天田財団・末岡愼弘代表理事理事長は製造業を取り巻く課題が山積
来賓の㈱アマダ・磯部任社長（現会長）は、次のように祝辞を述べた。
「新型コロナウイルスの感染拡大、ウクライナ侵攻など地政学的な要因による物価高騰、半導体をはじめとした部品調達の滞り、カーボンニュートラルや SDGs への対応など、製造業を取り巻く課題は山積しています」。

次のように挨拶した。

「当社もグループの総力を挙げて対応・対策に取り組ん「新型コロナウイルス感染症の世界的なパンデミックによでいます。さいわい、生産年齢人口の減少に対応した産業

り、世界経済は大きな影響を受けました。また、ロシアによる界の自動化投資には力強いものがあります。2022 年 11月

ウクライナへの軍事侵攻により石油・天然ガスをはじめとしに発表した当社の 2022 年度上期の売上・営業利益はともた資源価格、小麦などの食糧価格が高騰し、世界経済のに過去最高を更新するレベルにあります。しかしながら、さ先行きは不透明感が強くなっています。その一方、日本でまざまな課題の解決に向けたさまざまな研究開発を、企業

は自然科学分野の論文数が欧米や中国などと比較して減が単独で行うのは限界があります」。

少し、博士号取得者の数も減少するなど、研究開発分野「欧米などを見ていると産官学の連携が非常に密に行わでさまざまな課題が生まれています」。

れており、日本においても産官学連携を積極的に進めてい「当財団は、科学技術の進歩・発展こそが世界の人々

く必要があります。研究者のみなさまには日本発の技術やの暮らしを豊かにするという信念で、財団設立から35 年間

理論を開発していただき、企業のイノベーション喚起にもごで累計 2,090 件の研究テーマに累計 37 億 696 万円を助成

尽力いただければさいわいです」。

式典の冒頭、挨拶をする天田財団・末岡愼弘代表理事理事長

2

してきました。当財団の助成事業が科学技術のイノベーショ

祝辞を述べる来賓の㈱アマダ・磯部任社長（現会長）

イノベーションと研究開発が重要
文部科学省 科学技術・学術政策局 産業連携・地域

研究資金が不足する中でこそ研究助成を継続
天田財団理事を代表し、慶應義塾大学・青山藤詞郎名振興課・井上睦子課長は、オンラインで祝辞を述べた。

誉教授が総評を行った。

「人々の暮らしを支える金属加工分野で事業を展開して「天田財団は、金属等の塑性加工分野とレーザプロセッ

こられたアマダグループ様、35 年にわたって研究助成を続

シング分野を対象とした研究助成を通じて、日本の産業とけ、人々の豊かな暮らしを支えてこられた天田財団様に、あ経済の発展に寄与することを目的としています。ご存知のとらためて敬意を表します。質の高い研究を支えてこられた

おり、現在、大学や研究者を取り巻く環境は、コロナ禍の影

天田財団の選考委員のみなさまのご尽力にも感謝申し上げ

響も加わり、非常にきびしくなっています。特に研究資金は、ます。そして助成を受けられる研究者のみなさま、おめでと競争的資金である『科研費』だけでは絶対的に不足していうございます」。

ます」。

「現在、われわれは感染症やデジタルトランスフォーメー「このような中で、天田財団は本年度、約 2 億 3,600 万円

ション、脱炭素、不透明な世界情勢と、さまざまなチャレンジを研究開発と国際交流の助成金として準備しました。当財に直面しています。その中で新しい道を見つけ、発展させ団の助成資金は㈱アマダの株式配当金であり、高配当をていくことが必要になっています」。

継続していただいていることに感謝します。そしてその果実「政府の成長戦略の中でもイノベーションと研究開発はをもって、みなさまの研究活動を助成できることは、財団役

重要な要素となっています。そのため政府は、若手研究者員の一人としてとてもうれしく思う次第です。みなさまの研究の育成や、産業界出身や起業を検討中の博士課程の研に役立てていただき、良い研究成果が生まれることを切に究者に対して研究費や生活費を支援することも考えていま期待します」。

す。さらに、起業を検討中または起業直後のさまざまな研

その後、「助成金目録贈呈式」が開催され、式典に出席究者に対して、研究資金の支援や研究環境の整備など、した 71 名の助成対象者一人ひとりに、末岡理事長から助多様な支援活動の充実もはかっています。世界をリードす成金目録が贈呈された。

る研究ネットワーク――日本人の研究者にしっかりとした活

目録贈呈後は、2018 年度に天田財団から重点研究開動を行っていただくための国際的な共同研究への取り組み

発助成を受けた研究者を代表して、早稲田大学・川田宏も行っていきます。天田財団様のような民間の研究支援活之教授が「引抜き成形を用いたカーボンナノチューブ繊維動に対しても、しっかりとサポートしていきたいと考えていまの高強度化」、東海大学・橋田昌樹特任教授が「太陽電す」。

池性能向上を目指した高品位レーザ加工による表面構造「企業活動から生まれてくる研究課題と基礎研究とがあ付与」と題する招待講演を行った。

いまって、新しい研究成果が世に出る。それが人々の豊か

式典終了後は、会場をレストランアラスカに移して「交流な生活と企業収益につながっていく。そして、その収益の会」が催された。職業訓練法人アマダスクール・伊藤克

一部を再投資することによって新たな技術を開発する――

英理事長の挨拶、天田財団・千野俊猛理事（日刊工業新こうした研究開発のエコシステムを確立しているのがアマダ

聞社前社長）による乾杯の発声の後、参加者は思い思い

グループ様なのだと思います」。

に交流を深めていた。

オンラインで祝辞を述べる文部科学省 産業連携・地域振興課の井上睦子課長

交流会で乾杯の発声をする天田財団・千野俊猛理事（日刊工業新聞社前社長）

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研究室訪問 1

指向性エネルギー堆積法を用いた
TiAl4822タービン翼の補修技術開発
実機適用を見据えた量産サプライヤーとの共同研究
東京都立大学 システムデザイン研究科

筧 幸次 教授

力も10% 向上した。

TiAl 合金の適用は、エンジン自体の軽量化のほか、エンジンを支える構造材料の軽量化にもつながり、燃費向上とCO2 削減に効果があるため、SDGs の達成にも貢献する。
その一方、タービン翼は高温の燃焼ガスに曝され、静翼では熱応力によるき裂や酸化による損傷、動翼では先端部にエロージョンや酸化による減肉が生じる。現在まで TiAlター
ビン翼の補修技術は確立されておらず、損傷が生じると廃棄されている。
筧教授は共同研究者の水田客員研究員（AeroEdge
筧教授（下段・右から2 番目）と「航空宇宙材料研究室」のメンバー㈱）
らとともに、DMG 森精機の LASERTEC 65 3D hybrid
を使 用して TiAl4822 材の指 向 性エネルギー堆 積 造 形

国際的にアピールできる研究を目指す

裂が発生することを確認した。熱応力による亀裂発生を抑東京都立大学 システムデザイン研究科 機械システム工制するためには、本材料の延性−脆性遷移温度が 700 ℃

学域の筧幸次教授の研究テーマ「指向性エネルギー堆積近傍にあることを考え、十分な延性が発現する温度域に加法を用いた TiAl4822タービンブレードの補修技術開発」

熱しながら積層造形することが必要と考えられる。

が、天田財団の 2022 年度「重点研究開発助成 課題研究」（レーザプロセッシング）に採択された。

先駆的SLMシステムで実験

筧教授の「航空宇宙材料研究室」では、航空・宇宙分

筧 教 授らは、亀 裂 が 発 生 するた め 困 難とされる野における先端構造材料の信頼性向上をテーマに、国内

TiAl4822 の SLM 造形を、ドイツ・AM Metals 社の協力を外の研究機関と連携して、国際的にアピールできる研究を得て先駆的 SLM システムで試み、TiAl 合金の一般的な積目指している。

層造形法であるEBM（Electron Beam Melting）を用い

TiAlタービン翼の補修技術確立を目指す

4（DED：Directed Energy Deposition）を行った が、亀た材料を上まわる強度特性を得た。
先駆的 SLM システムとは、TiAl 合金を造形するために、

本研究は、指向性エネルギー堆積法を用いた TiAl4822

ベースプレート加熱に加え、VCSEL（垂直共振器型面発光

タービンブレードの補修技術開発。TiAl（チタンアルミ）合金

ドイツ・EOS 社のレーザ）で表面加熱するSLM 造形法で、は、航空機エンジンの主力合金であるNi 合金に比べ比重金属プリンター M290をベースに、高温予備加熱ユニット、は約半分で、高温域での比強度も十分である。

造形室の温度制御、不活性ガス濃度最適化システム、造最 新 の GEnx エンジンや LEAP エンジン（ エアバス

形プロセスモニタリング機能を新たに追加したシステム。半

A320neo、ボ ーイング 737MAX に 搭 載 ）で、TiAl4822

導体面発光レーザにより試料表面を900 ℃、ベースプレート（Ti-48Al-2Cr-2Nb, at%）タービン翼の搭載が進んでいを750 ℃に加熱することで、冷却速度および温度振幅を低る。GE Catalyst turboprop エンジンでは TiAl による軽量減し、割れおよび残留応力を抑制した。

化と、800 部品を12 部品のコンポーネントにする積層造形のこのシステムを用いて TiAl4822 の造形を行い、平均粒適用で、軽量・高効率化を実現。燃費が 20% 向上し、出径 6μm の均一微細粒を得ることができ、TiAl 積層造形で

❶

❷

❸

❶急速冷却可能な雰囲気調整熱処理炉装置（自作）／❷原子分解能分析電子顕微鏡／❸高温引張試験機

一般的な EBM 材に比して破断延性は 8 倍、引張強度はし、ホットクラック感受性を低下させ材料特性の異方性を低40% 向上した。さらに EBM-HIP 造形材を凌ぐ引張特性が減させるために、超音波技術の利用を試みる。

得られた。また、クリープ特性は EBM 材を上回り、困難とさ造形中の温度振幅および冷却速度が残留応力と凝固割れた SLM 造形も予熱システムの導入により可能となり、優れに大きく影響するが、造形中の溶融池付近の温度を直れた特性が得られた。本研究では、これらの結果を参考に接計測することは難しい。そこで、有限要素法（COMSOLSLM 造形データをDED 造形に活用する。

Multiphysics）によるマクロ溶融凝固シミュレーションによSLM造形データをDED造形に活用
本研究は TiAl4822 の DED 造形法に関して、①酸素混入に対してロバストな粉末、②予熱、③超音波付与、④溶
融凝固シミュレーションおよび⑤造形パラメータの機械学習

り、予備加熱の有無における溶融池付近の温度分布と温度履歴を求め、さらに、温度勾配と冷却速度を解析的に求める。σ=EαΔTを用いて熱残留応力を求め、凝固割れの生成との関係を調べる。

と、①〜⑤の要素技術を複合的に用いて、DED 造形材の台湾国立清華大学とも連携し機械学習を適用

材料特性を基材（EBM 材）の特性と同等に向上させること

これまでは、造形条件の最適化を試行錯誤で行ってきたで、航空機エンジン用タービン翼補修技術の実用化を目的

が、DED 造形において機械学習を適用する。プログラム言とする。

語には Pythonを使用し、プラットフォームは Anaconda のTiAl4822 合金粉末の作製には、実績のあるドイツ・GfE

Jupyterを使用する。この方法を用いて、台湾国立清華大社の TiAl4822 の粉末を用いる。ノズルから合金粉末を噴学の葉教授は、選択的レーザ溶融法で欠陥のない超硬合

射すると同時にレーザ光を照射することで、合金粉末を溶

金 WC 合金の造形に成功している。本研究でも葉教授の融池に供給・凝固させて、溶融・積層して造形するため、協力を得て、TiAl4822 の DED 法に展開する。

パウダーベッド方式に比べ造形時間が圧倒的に短い。

本研究は①本材料の延性−脆性遷移温度が 700 ℃近また、比較的大物部品の造形や既存部品に積層し、形傍にあることを考え、十分な延性が発現する温度域に高周状付加することが可能である。溶融ノズル、またはステージ

波加熱を用いた予熱を基材に付与し割れを防ぎ、②基材にを移動させながら部品形状を描き、レーザ出力が大きいた

超音波を付与し結晶粒を微細化し、ホットクラック感受性をめ高速造形が可能になる。レーザを造形部分に同時に照低下させ、等軸化により材料特性の異方性を低減させる。

射し、既存製品の補修や、比較的単純な形状で大型の造高周波加熱と超音波付与を複合的に適用した TiAlター

形品の製造に向いている。

ビンブレードの DED 法に関する研究は、世界的に類がな

本研究では、割れ防止を目的として 900 ℃高温仕様の高い。また、次世代航空機用エンジン「LEAP」に搭載される周波加熱を用いた予備加熱システムを用いる計画である。

TiAlタービンブレードの量産サプライヤーであるAeroEdge㈱との共同研究で、実機適用を見据えている。さらに、レードレスデン工科大学（フランフォーファー IWS）と連携

ン工科大学（フランフォーファー IWS）との共同研究で、こ本研究はドレスデン工科大学の Marquardt 博士らとのこに台湾国立清華大学の葉教授も加わることで、「日独台」

国際的な連携で行う計画であり、材料の結晶粒を微細化

ザ積層造形において国際的なトップランナーであるドレスデの国際的研究業績が期待できる。

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研究室訪問 2

強制潤滑ハイドロフォーミングの実用化に向けた研究
自動車の軽量化・高剛性化に貢献する
東海大学 工学部 機械工学科

窪田 紘明 講師

るハイドロフォーミングを用いた自動車部材は、現状は引張強さ980MPa 以下であり、板成形に比べて低く、形状も比較的単純な Aピラーへの適用にとどまっている。
ハイドロフォーミングにおいて高強度材が使われにくく、形状が複雑化しにくい主な理由は成形性の低さにある。コーナー部に材料が充満しようとする際に、平面部で生じる摩擦力がそれを妨げ、材料の減肉・割れが早期に発生する。
この減肉・割れは、特に軸押し効果が届かない管端部から遠い位置で顕著になる。

窪田研究室の集合写真。中央が「ハイドロフォーミング金型」。左から玉城誠（学部 3 年）、小川哲平（学部 3 年）
、宮澤翼（学部 4 年）
、三上拓徒（修士 2 年）、石井英（学部 4 年）
、窪田講師

チューブの高強度化を実現する加工技術――自動車の軽量化・高剛性化に貢献
東海大学 工学部 機械工学科の窪田紘明講師の研究

窪田講師の研究は、この課題を解決し、高強度鋼管の適用先を拡大することで、自動車の軽量化・高剛性化に貢献することを目的としている。
たとえば直径が 50 ㎜、板厚 1.2 ㎜のチューブを金型に入れて水圧で膨らませる「ハイドロフォーミングチューブ」では、テーマ「強制潤滑ハイドロフォーミングの実用化に向けた研金型との間に摩擦が生じて割れが発生しやすいという課題

究」が、天田財団の 2022 年度「重点研究開発助成 課題があり、自動車部品などに使われる高強度材料には使われ研究」（塑性加工）に採択された。窪田講師は 2019 年度ていなかった。そこで、チューブと金型の間に強制的に潤にもハイドロフォーミングの強制潤滑の研究により天田財団の滑剤を注入することでその課題を解決し、特許も出願した。

「奨励研究助成 若手研究者」に採択されている。

6

強制潤滑ハイドロフォーミング――
チューブと金型の間に強制的に潤滑剤を注入

本研究では、①初期投資をおさえるために既存のハイド

窪田講師は、自動車などの材料となる鋼管（チューブ）のロフォーミング装置に組み込んで潤滑剤を注入するユニット

高強度化を実現させるために加工技術の開発に取り組んを開発する、②部品の形状に合わせて潤滑剤圧力や潤でいる。

滑油の量などを調整するシミュレーション技術を開発する、自動車産業では CO2 排出量削減のため電気自動車およ③潤滑剤を注入するタイミングや位置を変えることで板厚をび電気式ハイブリッド自動車の導入が進んでいる。その一自在にコントロールできるか調べ、「内圧」「軸押し」に加えて方、衝突事故を起こした際に乗員が高電圧により感電する「潤滑剤圧力」を第 3 の制御パラメータとして検討する――

ことがないよう、「感電保護性能要件」「高電圧バッテリーという3 つの課題に取り組む。

の電解液漏れの有無」「高電圧バッテリーの固定状況」が「この技術が実用化されれば、車体が軽くなるため燃費重視され、「衝突安全性の向上」「燃費 / 電費の改善によが改善し、強度が高い材料を使うことでより安全な車体をるCO2 排出量の削減」が課題となっている。

製造できます。将来的には航空機や医療機器などへの応

これらを達成するための方策として、高強度・高剛性構用も期待できます。研究室に所属する工学部生と大学院工造を実現しやすい鋼管を用いた完全閉断面構造を採用す

学研究科生の協力も得て、実用化に取り組んでいます」とる事例が見られるようになっている。しかし、冷間成形であ窪田講師は語っている。

（a）
一般的なハイドロフォーミング加工装置
ハイドロフォーミング装置
（既存）

（b）
強制潤滑ユニットの設置例
強制潤滑部金型（入れ子）（c）
金型内に設置する強制潤滑入れ子構造体

ハイドロフォーミング装置（既存）

強制潤滑部金型（入れ子）

高圧ホース
ハイドロ
フォーミング
金型

強制潤滑用圧力源
潤滑剤圧力制御のための電気信号ハイドロ
フォーミング金型

内圧制御のための電気信号制御盤（既存）内圧制御のための電気信号制御盤（既存）強制潤滑用圧力源
0.01㎜以上

10㎜以内「後付け強制潤滑ユニット」のコンセプト（特許出願番号：2021- 143672）

民間企業で 11 年間、研究開発に従事

ハイドロフォーミングの強制潤滑では、潤滑剤圧力が高い

窪田講師は、神奈川県立秦野高校（2002 年卒）、早稲

場合に摩擦係数が減少し、潤滑剤圧力が低い場合に摩擦、早稲田大学
田大学 理工学部 機械工学科（2006 年卒）

係数が増加すると考えられる。従って、摩擦係数を時系列

大学院 理工学研究科 機械工学専攻修士課程（2008 年

で自在に変化させることができる可能性を秘めている。言修了）を経て住友金属工業㈱に入社。同社の総合技術研

い換えると、時系列で材料の変形を促進したり抑制したりで究所 利用技術研究開発部、合併後の新日鉄住金㈱ではきる可能性がある。本検討では潤滑剤圧力を上げ下げし利用技術研究部で、主に鋼管の塑性加工技術開発と、自たり、途中で潤滑剤圧力を低下させて潤滑を停止させたり

動車メーカー・自動車部品メーカー向けのソリューション技

することによる肉厚の変化を調べ、肉厚が周方向に均一化術開発に従事してきた。

できる条件を見出す。潤滑剤圧力を上げ下げするパターン

2015 年に京都大学大学院 エネルギー科学研究科 エネ
ルギー応用科学専攻で博士（エネルギー科学）を取得。その後 2018 年までは自動車メーカーへ出向し、主に自動車ボデーの軽量化技術開発に従事した。2018 年からは新日鉄

は、ハンマリングハイドロフォーミングと類似した材料流動を促進して肉厚を均一化する効果が期待できる。

「ものづくりのおもしろさを伝えたい」

住金の材料ソリューション研究部で自動車の衝突構造開発

現在 39 歳の窪田講師は「大学人になったのは、人材育に従事し、2019 年 4月に東海大学 工学部の講師となった。

成とものづくり基礎研究の面から微力ながら産業界の発展に貢献したいと考えたからです。民間企業で 11 年間、さま「後付け強制潤滑ユニット」を開発し実証する

ざまな場所で研究開発に携わっていく中で、大学・学協会・

本研究で開発する「後付け強制潤滑ユニット」の構想図

産業界のみなさまには多くの経験を与えていただきました」。

（右上図）を示す（アイデアレベルで特許出願済）。

「生産年齢人口の大幅な減少、博士課程に残るのは海実操業での使い方としては、従来法で割れが発生した

外からの留学生ばかりという現状を見る限り、『ものづくり日

場合に応急的に強制潤滑ユニットを組み込むことを想定し本』の衰退は避けられません。ものづくりの教育や基礎研ている。本ユニットは入れ子金型と潤滑剤用の圧力源から究は、実際のものづくりとつながっていくためにも重要である

なり、設計・製作、部品試作を行うことで有効性を実証する。

と考えています。今後とも産業界とのつながりを大切にしな本研究では、今回の 2022 年度「重点研究開発助成」のがら、ものづくりのおもしろさを未来の産業界を担う人たちに資金を使って新たに強制潤滑ユニットを製作し、2019 年度

伝えていきたいと考えています」と意気込みを語っている。

「奨励研究助成 若手研究者」の資金で開発した試験装置に組み込み、有効性確認、課題の洗い出し、装置のレベルアップを行う。金型本体と入れ子金型の間のシール方法、金型の構造強度の確保、入れ子金型と金型本体の境界部
での製品へのキズ発生の防止法の確立、強制潤滑圧力源の動作に必要な信号と必要な圧力の応答性の評価を行う。
本加工技術を実部品開発に適用するには、机上での金型設計を可能とするシミュレーション技術の開発も不可欠。
具体的には、強制潤滑を用いた場合の摩擦係数の空間的な分布、時系列での摩擦係数（接触圧力依存性）を同定し、有限要素法解析へ組み込むことが必要になる。今後実験により成形挙動をつぶさに観察することで、それを表現可能なシミュレーションモデルを開発していく。

成形後の鋼管（チューブ）7

研究室訪問 3

ワイヤ・レーザ DEDで高造形性の実現と造形体の高強度化を実現する「ヘテロ凝固核添加によるレーザ式指向性エネルギー堆積法の高精度プロセッシング」
名古屋工業大学大学院 工学研究科・工学専攻

渡辺 義見 教授

ワイヤ・レーザDEDが実用段階に
3D プリンティングは、ものづくりのあり方を根本的に変えう
る画期的な製造方法だが、日本の取り組みの遅れは周知の事実であり、特に金属造形の遅れが目立っている。
主な金 属 3D プリンティングとして、粉 末 床 溶 融 結 合（PBF）式と指向性エネルギー堆積（DED）式があり、それぞれレーザや電子ビームなどを熱源としたプロセッシングが開発されている。
市場への普及で先行するPBF に対して DED は導入期といえる。DED 方式では材料として粉末もしくはワイヤが選実験に使用するワイヤ・レーザDED装置の前に立つ渡辺義見教授

強靱な新たな製造プロセスを整備する

ワイヤ式 DEDとしてはアークを熱源としたものもあるが、入熱制御が難しく、造形性に課題がある。
レーザを熱源としたワイヤ式 DED は造形速度が速く、素名古屋工業大学大学院 工学研究科・工学専攻の渡辺材が安価で、アークよりも高精度な造形が可能という利点が義見教授の研究テーマ「ヘテロ凝固核添加によるレーザ式ある。しかし、一般的にレーザの照射タイミングやワイヤの指向性エネルギー堆積法の高精度プロセッシング」が、天供給タイミングと軸速度を同期させた制御は難しく、造形プ（レー田財団の 2022 年度「重点研究開発助成 課題研究」

ロセスが破綻しやすい。そのため、研究開発としての利用

ザプロセッシング）に採択された。

例が多い。

感染症対策としてテレワークが推奨されたことで、在宅で最近、レーザ加工機やワイヤ放電加工機、コンピュータ

作成した CAD データを元に、最小限のオペレータの出勤だ

数値制御（CNC）の製品実績の強みを活かして、三菱電けで製品製造が行える「遠隔操作 3D プリンティング」が新機からワイヤ・レーザ DED 装置が製品化されている。ワイ

しいものづくりのモデルとして注目されている。

ヤ送給とレーザ出力と駆動軸とをCNCを用いて協調制御

もの づくりに お ける4M（Man、Machine、Material、する。この独自の制御技術により、造形プロセスが破綻しや

Method）のひとつである材料（Material）の性質は、材料

すいというワイヤ・レーザ DED の課題を解決し、実用化にの成分と材料の組織によって決まり、材料の組織は材料の成功した。

成分と製造プロセスによって決まる。強靱な新たな製造プロ
セスを整備することにより、資源利用を最小にとどめながら、同一以上の性質を発現させることができる。これを「ヘテロ8択できるが、粉末は材料管理が重要で、高コストが課題。

ヘテロ凝固理論を金属 3 Dプリンティングに適用する凝固核」の添加により、3D プリンティングで実現するのが本PBF や DED による金属 3D プリンティングは、素過程的研究の目的となっている。ヘテロ凝固核の添加により強度には局所的な溶融・凝固を繰り返すプロセスであり、これは向上のみならず、欠陥抑制が可能となれば、SDGs の目標

鋳造や溶接と同一の物理現象である。したがって、日本が12 にある「つくる責任」を果たすことができる。

得意とするこれらの分野で培われた技術や知見を金属 3D

❶

❷

❸

❶先進構造材料学研究室のスタッフ。左から山田素子研究員、 成田麻未助教、 渡辺義見教授、 森谷智一助教、 佐藤
尚教授／❷ヘテロ凝固核粒子を製造する小型ガスアトマイズ装置／❸精密万能試験装置

プリンティングに組み入れることで、先進的な金属 3D プリン
ティング技術の提案が期待できる。

硬さが 1.5 倍の造形が可能なワイヤ素材の開発を進める。
それとともに、レーザを熱源としたワイヤ式 DED でも、ヘ一般的に、凝固組織の微細化と均一化を目的とし、金属

テロ凝固核粒子の添加により高精度プロセッシングが達成の溶融・凝固過程において異質核（ヘテロ凝固核）粒子

でき、無添加造形体に比べて組織と強度が改善されることが内包した結晶粒微細化剤が添加（接種）されている。凝が見込まれることから、DED で造形した材料の評価も行う。

固する相と界面マッチングの高いヘテロ凝固核が存在する

本研究は、レーザを熱源としたワイヤ式 DED で、高造形と、それを足場として凝固が発生し、乗り越えるべき活性化性の実現と造形体の高強度化をヘテロ凝固理論により解エネルギーの山が低くなる。これにより、小さな過冷却で至決する点が独創的であり、本研究のようにヘテロ凝固核をるところに凝固が生じ、結晶粒が微細化される。その結果、添加して素材そのものから変えるといった革新的な研究は、機械的性質の向上が担保できる。このヘテロ凝固理論に少なくとも国内には存在しない。

ついて、渡辺教授は長らく研究を行っており、このヘテロ凝研究成果次第では、レーザを熱源とした 3D プリンティン

固理論が PBF による金属 3D プリンティングにも適用できるこ

グの高精度プロセッシングが実現できるのみならず、鋳造時とを発見した（特許第 6819952 号）。

に添加する微細化剤や、レーザ溶接を含めた溶接ワイヤと本研究では原料形態、凝固速度や温度勾配など、凝固に係わる諸条件が異なるワイヤ式 DED でも適用できるかについて調査することを目的としている。

ヘテロ凝固核粒子を内包したワイヤの開発

しても実用化でき、溶接プロセス全般への波及効果が見込まれる。

SDGsの目標達成を目指す研究室
渡辺教授は 1985 年、名古屋工業大学工学部金属工学

安定的かつ高品質な 3D 積層造形が可能なワイヤ式科を卒業し、東京工業大学大学院 総合理工学研究科 材

DED 3D プリンティング装置を用い、ヘテロ凝固核粒子を料科学専攻 修士課程に入学。1990 年に同大学院 総合

添加することにより、造形困難材料であるアルミニウムの 3D

理工学研究科 材料科学専攻 博士後期課程を修了した。

積層造形を行う。この目的達成のためには、アルミニウム母

1990 年から鹿 児 島 大 学 工 学 部 機 械 工 学 科 助 手。

相中にヘテロ凝固核粒子が内包したワイヤ素材の開発が1992 年から北海道大学 工学部 金属工学科助手。1994

不可欠である。

年から同大学大学院 工学研究科 物質工学専攻助手。

そこでまず、ヘテロ凝固核粒子として、凝固相であるアル1995 年から信州大学 繊維学部 機能機械学科助教授、同

ミニウムと界面マッチングの高い物質を探索する。次にこの大学大学院 工学系研究科（博士後期課程）材料工学専

ヘテロ凝固核粒子を分散させた母材を作製し、それに線引攻担当。2005 年から、名古屋工業大学大学院 工学研究

き加工を施すことによりφ1.2 ㎜のワイヤを製作する。PBF や科教授として勤務している。

粉末式 DED では、原料粉末にヘテロ凝固核粒子を添加渡辺義見教授と佐藤尚教授の先進構造材料学研究室するだけで良く、比較的簡単に実証実験が行える。しかし、では、SDGs の目標達成を目指し、物性物理学と材料工学

ワイヤ式 DED に適用する場合、造形実験に資する長さのの融合により鉄鋼材料や軽金属材料の研究を行っている。

ワイヤを確保しなければならず、なかなか実験が行われてプロセス制御による組織制御を行い、新たな材料特性の発いなかった。

現や新規材料開発に取り組んでいる。

本研究では、ヘテロ凝固核粒子を内包したワイヤを開発

渡辺教授を筆頭に、教授 1 名、助教 2 名、博士後期課

し、三菱電機製のワイヤ・レーザ DED 装置によって造形

程 2 名、博士前期課程 12 名、学部生 8 名、研究員 1 名、実験を行い、無添加造形体と比較して、結晶粒径が 1/5、技術補佐員 2 名、秘書 1 名が在籍している。

9

研究室訪問 4

強ひずみ加工による高機能材料の量産技術開発水素吸蔵合金の量産化により水素社会の実現を目指す
大阪産業技術研究所 先進構造材料研究室

木元 慶久 主任研究員

水素社会の実現に貢献する水素吸蔵合金
水素は、九州や北海道の余剰電力による水分解で製造できるほか、オーストラリアの褐炭から製造した水素を液化し輸入する事業が進行中である。2019 年、清水建設と産業技術総合研究所（産総研）は、大規模・長期間・コンパ
クトに水素を貯蔵できる「水素吸蔵合金」の特長を生かし、

Ti-Fe 系水素吸蔵合金ボンベに蓄電する自立型エネルギー
供給システム（東芝製）の実証実験を開始した。
水素と相性の良い（化合して水素化物をつくりやすい）、チタン（Ti）、バナジウム（V）、
金属に、マグネシウム（Mg）
先進構造材料研究室のメンバー。中央の木元慶久主任研究員をはさんで、左が武内孝研究室長、右が長岡亨主任研究員

ランタン（La）などがあり、相性の悪い（化合しにくい）金属、鉄（Fe）などがある。これらをある配合比に、ニッケル（Ni）（組成）で混ぜて合金にすると、圧力や温度を利用して比再エネ社会の構築に貢献する研究
大阪産業技術研究所 物質・材料研究部 先進構造材

現状の高圧水素タンク（最高 700 気圧）搭載水素ドロー料研究室の木元慶久主任研究員の研究テーマ「強ひずみンには、落下衝撃緩和措置が義務付けられているが、約加工による高機能材料の量産技術開発」が、天田財団の10 気圧で水素蓄電できる水素吸蔵合金ボンベを採用でき（塑性加工）に
2022 年度「重点研究開発助成 課題研究」

れば、措置の簡素化および高圧ガス保安法適用除外によ採択された。

る普及促進が期待でき、水素社会の実現も加速できる。

ロシアによるウクライナ侵攻が続く中、石油や天然ガスな
どのエネルギー価格が高騰している。日本では 2011 年の東日本大震災により引き起こされた福島第一原子力発電所の事故によって国内すべての原発が稼働停止し、深刻な電力危機と物価高に陥っている。
その中で、太陽光・風力・バイオマス・地熱などの再生可能エネルギー（再エネ）が注目されており、政府は 2030
年までに電源構成に占める再エネの割合を36 〜 38% にする目標を掲げている。
また、2030 年には温室効果ガス排出量を2013 年比で10較的簡単に水素を吸蔵し、また水素を放出することができる。これが水素吸蔵合金である。

水素吸蔵合金の製造に
摩擦攪拌プロセス（FSP）を活用
従来の水素吸蔵合金粉末の製造方法は、ボールミリングが主流だったが、近年は板材や棒材などの塊状の素材（バルク）に強ひずみ加工を施し、処理部から粉末を削り出す
新工程が検討されている。
木元主任研究員の研究では、摩擦攪拌プロセス（FSP）
を水素吸蔵合金の新製法として開発し、高度化することで、高性能化と量産化の両立に取り組んでいる。

46% 削減し、2050 年にカーボンニュートラルを実現すること

FSP は、突起を有する回転工具を板材に押し当て、水平を目標としており、外憂に翻弄されない持続可能なエネル

方向に送り、攪拌領域の結晶粒を微細化する改質技術でギーインフラの構築が急務となっている。出力変動が大きいある。しかし、従来の FSP 条件で作製される動的再結晶組

再エネ由来の電力を大規模化するためには、水素蓄電も織では、たとえば AZ31 合金の攪拌部から削り出した粗粉

有力な選択肢のひとつになっている。

末は 350 ℃、約 1MPa の水素吸蔵に 2 週間以上を要した。

❶

❷

❸

❶大阪産業技術研究所が保有する摩擦撹拌接合装置／❷摩擦撹拌を行う回転ツール／❸摩擦撹拌によって作製された水素吸蔵合金（中央）そこでプロセス条件の最適化を進めると、6wt.% 水素吸

機械システム工学科を卒業し、2004 年に同大学工学研究

蔵時間は従来の FSP の約 1/2 から1/3 に短縮され、FSP が科機械系専攻機械システム分野の博士前期課程、2007

水素化反応を高速化（初期活性化時間を短縮）できるこ

年 3月に同物質系専攻材料工学分野博士後期課程を修了と、第 100 吸蔵サイクル後も6wt.% 以上の水素吸蔵量がして、工学博士を取得した。

ま維持され、ほかの強ひずみ加工（高圧ねじり加工（HPT）

同年 4月から同電子・数物系専攻電子物理工学分野

たは等チャンネル角押出し（ECAP））を受けたバルク材かの非常勤研究員として勤め、2008 年 10月から3 年半は民ら削り出した粉末よりもサイクル耐性に優れること、さらに、間企業に勤務した。2012 年 4月からは大阪市立工業研究

水素吸蔵合金の生産速度が高速ボールミリングよりも高速所（現：大阪産業技術研究所森之宮センター）に勤務。金（300g/日以上）であることを示した。

属材料の硬さ試験、光学顕微鏡、分析型走査電子顕微

水素吸蔵合金のサプライチェーン構築へ
摩擦攪拌プロセスは、ベースとなる水素吸蔵合金に触媒

鏡、X 線回析などの企業支援業務を行うとともに、持続可能な社会を実現するため、塑性加工の応用研究に取り組んでいる。

物質を添加することも可能である。本研究によって、水素2017 年にはオーストリアのウィーン大学物理学部に留学

キャリアのうち性能・コスト両面で実用化が困難とされていし、現在も水素吸蔵合金の研究分野で交流を続（1 年間）た水素吸蔵合金について、すでに低コスト化の見通しが得けている。

られており、現在は高性能化に向けた研究開発を中心に取り組んでいる。

本研究は同じ研究室で摩擦攪拌接合（FSW）の研究を行う長岡亨主任研究員（工学博士）と、武内孝研究室長も「摩擦攪拌装置は制御性の高いフライス盤と類似の機構

共同研究者として協力している。

を有しており、少量生産段階では専用機で、量産加工は「子どもや孫たちの世代にたくさんの負の遺産を残すか、汎用機で行います。市場拡大局面では多くの金属加工業

持続可能な社会を築き上げるかは、今を生きる私たちにか者が保有する汎用 NCフライス盤で摩擦攪拌を可能とする

かっています。再エネを貯めて大切に使い、ライフラインをモジュールの開発を進め、水素吸蔵合金のサプライチェー

奪い合う必要がない世界の実現に向けて、研究を続けていンを構築したい。概算ですが、直近 10 年で日本国内に導きたい」と木元主任研究員は力強く語っていた。

入されたマシニングセンタ40 万台のうち、1/4 の 10 万台がそれぞれ 1日10 ㎏ の水素吸蔵合金を製造し、1日1,000トンの水素吸蔵合金を製造できれば、清水建設が建設した
ビル約 700 棟分の CO2 排出量を半減できる量に相当する。
そのためには摩擦攪拌部の切削・粉砕・容器充填工程の開発が必要なことから、工作機械、粉砕機メーカー、ガスボ
ンベなどを取り扱う企業のご協力も必要になります」（木元
主任研究員）。

ライフラインを奪い合う必要がない世界へ
木元主任研究員は 2002 年 3月に大阪府立大学工学部

摩擦撹拌接合で異種材の薄板を接合したサンプル

11

研究室訪問 5

工程数削減を実現するサーボプレスのモーション設計支援ツールの開発
推奨モーション予測のAIモデルを構築・活用する
産業技術総合研究所 製造技術研究部門

梶野 智史 主任研究員

な利点を最大限に活かすために、スライドモーションの設計
指針、モーション設計をサポートするシステムの構築が望まれている。
本研究では、工程数削減などを実現するサーボプレス
モーションを究明し、AI 技術を活用することでモーション設計を効率的にサポートするモーション設計支援ツールの開発を目指す。

推奨モーション予測のAIモデルを構築する
現時点では、AIもしくは IoT などの情報技術をプレス機に適用した例として、プレス機の稼働率管理や予防保全な
引張試験装置の前に立つ梶野智史主任研究員

どに対応するソフトウエアが開発されている。しかし、加工
プロセスそのものに示唆を与えるような予測システムの構築

環境負荷低減に貢献するサーボプレスのモーション設計支援ツールの開発
産業技術総合研究所（産総研）製造技術研究部門 素
形材加工研究グループの梶野智史主任研究員の研究テー

本研究で開発するモーション設計支援ツールの活用により、工程数を削減させるモーション設計にかかるコストや時間の低減、
トライアンドエラーで生じる不良品の大幅な削減が期待できると考えられる。

マ「工程数削減を実現するサーボプレスモーションの究明、

なお、モーション設計支援ツールの開発に関連し、推奨

およびモーション設計支援ツールの開発」が、天田財団のモーション予測の AI モデルの構築、AI モデルに利用する（塑性加工）に
2022 年度「重点研究開発助成 課題研究」

パラメータの設定などの研究は、産業技術総合研究所 素採択された。

形材加工研究グループの権藤詩織研究員（現在ドイツ留

近年は、環境負荷を低減する製造技術のひとつとして学中）が共同研究者として協力する。権藤研究員は梶野

サーボプレスへの関心が高まっている。サーボプレスは電主任研究員にとって、母校である早稲田大学 基幹理工学

力消費量が少なく、加工音が静かで、オイル使用量は従来

部 機械科学・航空学科の浅川基男名誉教授の研究室ののメカプレスの 67% 程度と省資源。スライドモーションを自

後輩でもある。

由にコントロールすることができ、最小限のストローク量による生産性向上、材料と金型のソフトタッチや低速加工による鍛造・プレス加工のデータベース構築に携わる

成形性の向上、金型の長寿命化、加工中の潤滑油の再塗

梶野主任研究員は早稲田大学 理工学術院の助手を経布などが可能となる。

12には至っていない。

て、2007 年に産業技術総合研究所の研究員となり、デジタ

しかし、スライドモーションの設計は、トライアンドエラーの

ルものづくり研究センターに入所。そこで、
NEDO のプロジェ

繰り返しによる手探りの部分が多いのが実情である。また、

クト「ものづくり・IT 融合化推進技術の開発」に参画した。

モーションと加工特性の関係を体系的に整理したデータ

このプロジェクトは鍛造・鋳造・切削・めっきなど 15 の製

ベースも十分に整備されていないため、モーション設計時に造技術分野のデータベースの構築が目的であり、梶野主任

参照するデータも不足している。サーボプレスが有する多様

研究員はそのうちの鍛造・プレス加工のデータベース構築

❶

❷

❸

❶今回の実験に使用するアマダ製サーボプレスSDE- 8018 ／❷ロードセルを使った自作の実験装置／❸実験設備の精密切断機に携わった。この時の知見が、本研究にも活かされている。

を集約したデータベースを構築し、設計支援ツールの基盤

また、後続のプロジェクトである「中小企業基盤技術継承とする。設計支援ツールの活用によって、トライアンドエラー支援事業」にも参画した。このプロジェクトでは、熟練技能でモーション設計を行う際に発生する膨大なコスト・時間・者の技能を抽出し、形式知化・システム化して若手技能者

不良品の削減、作業員の負担軽減などの効果に期待しての技能習得を支援する「加工テンプレート」を開発した。加いる。

工テンプレートは産総研が鍛造・鋳造・熱処理・めっきを②スライドモーションの AI 予測モデルの構築

担当し、共同開発者の理化学研究所がプレス・切削を担

加工圧力を低下させるなどの効果を有したスライドモーショ

当した。梶野主任研究員は、
このうち鍛造の加工テンプレーンを予測するための AI モデルの検討。数値化・パラメータト開発にも携わった。
その過程で技能の抽出と形式知化に関する経験を積み化し、前述のデータベースと組み合わせることで設計支援
ツールの骨子とする。

重ね、AI モデル構築の際に役立つ知見を培うことができた。

③多段工程の工程数削減のモーション設計支援システ

この時に開発した鍛造加工の工程設計、金型設計支援にムの構築関するテンプレートは、本研究にも活用できる。

スライドモーションと加工特性の関連を示すデータベースと、2010 年には産総研の先進製造プロセス研究部門に異動

AIを活用したスライドモーションの予測システムを利用し、し、2012 年には経済産業省 中小企業庁に出向した。中小工程数削減に有効なスライドモーション設計支援ツールを構

企業庁ではサポイン事業に携わり、中小企業の実態に触れ築。ツール開発後はサーボプレス機のコントローラに搭載する機会を得た。この時の経験が本研究提案の礎の一部にることを目指す。

もなっている。

2013 年に製造技術研究部門に復帰。復帰後は 3D プリ

天田財団の研究開発助成を受けるのは 4 回目

ンター関連の事業（TRAFAM）にも携わりつつ、伸線や圧本研究には産総研の臨海副都心センターに設置されて延、鍛造などの塑性加工の研究を継続している。

いるアマダ製サーボプレス SDE-8018を用いる。今回の研大学時代から継続している伸線加工（細線伸線材）の究助成金で軸の前方押出し用金型（2 段軸にも対応可能）

表層部付加的せん断ひずみ層における内部組織と引張り

容器と、軸の組合せ形状用の金型を製作。金型完成後に強さ向上の関係や、せん断加工などの塑性加工研究など

鍛造実験を行う。対象材料は S15C、純アルミA1070 など。

を通じて、本研究における加工特性の解明に有効な知見も実際の反力を計測するためにダイやパンチにロードセルを備えている。

埋め込んだ治具を開発し、実験している。

工程数削減に有効な
モーション設計支援ツールを構築する
本研究の目的は以下の 3 点。

「われわれの研究費は限られているので、天田財団の研究開発助成は大変ありがたい。過去にも3 回、研究助成をいただき、今回が 4 回目です。大学とはちがいスタッフの数も限られているので、研究助手は大学と連携し、研究所で①データベース構築

卒論研究に取り組みつつ、研究に参加してもらっています。

後方押出し、前方押出しなどの基本的な鍛造加工を対象参加してくれる学生には交通費を支払う必要があり、人件として、スライドモーションと加工特性（加工圧力・成形限費への充当が認められる天田財団の助成は助かります」と界・潤滑状況・加工精度など）の関係を究明する。それら

梶野主任研究員は語っている。

13

研究室訪問 6

金属積層造形技術の社会実装に貢献する「レーザ積層造形 Ni 基超合金の延性低下割れ挙動の定量評価および割れ特性改善の試み」
物質・材料研究機構 構造材料研究拠点 接合・造型分野

渡邊 誠 分野長

Ni基超合金の「延性低下割れ」
Ni 基超合金は、航空宇宙分野において耐熱性が要求される部材に用いられており、エンジン燃焼温度の高温度化や部材の軽量化のために、3D 造形プロセスの適用が精力的に研究されている。しかし、高温力学特性に優れるγ'
析出型の Ni 基超合金の積層造形では、造形中あるいは熱処理時にき裂が発生することが大きな課題となっている。
渡邊分野長らはレーザ 3D 積層造形（Laser Powder

Bed Fusion：LPBF）法 により作 製 し た Ni 基 超 合 金Inconel 738LC の断面観察を行い、造形時のスキャン速度
接合・造型分野の研究スタッフ。左から積層スマート材料グループの鈴
木大研究業務員、石原智行研究業務員、渡邊誠分野長、笠原健司研究業務員

レーザ金属積層造形プロセスへの注目

ン速度が低下し、単位時間あたり、単位体積あたりの入熱量が増加すると、試験片端部から多数のき裂が発生することがわかった。
渡邊分野長らは割れ発生のメカニズムとして、液相が関

物質・材料研究機構 構造材料研究拠点 接合・造型分与した割れ（凝固割れ、液化割れ）と、固相での割れの 2

野の渡邊誠分野長の研究テーマ「レーザ積層造形 Ni 基

つに注目した。前者は、レーザにより粉末が溶融され凝固す

超合金の延性低下割れ挙動の定量評価および割れ特性

る際の凝固収縮にともなう割れ（凝固割れ）などであり、後改善の試み」が、天田財団の 2022 年度「重点研究開発

者はγ' 析出にともなう割れと考えられる。

（レーザプロセッシング）に採択された。
助成 課題研究」
金属積層造形プロセス技術は、現時点では材料コストや造形時間に課題があり、従来の加工技術を大きく置き換えていく状況にはない。しかし、従来の機械加工や鋳造では渡邊分野長らの研究では、こうした割れを「延性低下割れ」と呼ぶ。

延性低下挙動を定量的に明らかにする

困難な形状を造形することができ、部品の大幅な小型化、延性低下割れでは凝固完了後あるいは、後続の積層過冷却効率の向上、燃料利用効率の向上等が可能となる。

程における固相状態でのある特定の温度域において、顕さらに、多品種生産に適した手法でもあるため、あらゆる人

著な延性低下が生じ、き裂が発生するものと考えられる。そが質の高いサービスを受けられる、新たなものづくりシステムのメカニズムとしては、レーザによる急冷凝固により、固溶体の構築に寄与できるとされている。

14を変化させて、き裂発生状態を比較した。その結果、スキャの状態で凝固したγ相から、
γ' 相（=Ni3（Al,Ti））が析出す

なかでもレーザ 3 次元（3D）金属積層造形プロセスは、ることで、γ相の体積収縮が生じ、引張応力が生じると定性

従来技術では不可能な複雑形状を有する部材を製造可的に説明されている。しかし、レーザ積層造形プロセスは能な新しいプロセスとして注目されている。発電タービンや新しいプロセスであるために、実際にどの程度の延性低下

ジェットエンジンの燃焼器、電気自動車の冷却部材など、脱が生じるのか、それに対する造形体の集合組織の影響や、炭素社会の実現に向けた重要な技術となっている。

合金元素の影響、さらには炭化物などγ' 以外の組織の影

❶

❷

❸

❶SLMソリューションズの 3 D金属積層造形システム／❷ガルバノミラーを使ってレーザビームを自由に動かし、金属粉末を積層造形する／❸積層造形で製作した各種サンプル

響など、まだまだ多くのことが不明である。

ていく。

本研究はγ' 析出型 Ni 基超合金を対象として、レーザ

また、前述の通り、高い温度での破断伸びの劇的な低下

積層造形中あるいは造形後熱処理時の固相割れを抑制

要因としては、γ' 相の析出によるものと定性的には考えられする手法を、造形プロセス条件および、造形体組織、合ている。しかし、粒界の凝固偏析や、他の析出相の影響な

金組成の改良の観点から見出すことを目的としている。具ども考えられることから、この延性低下メカニズムの解明も体的には、造形まま材の高温引張試験により、試験温度と本研究の重要な目的である。粒内のγ 析出状態や粒界の破断伸びとの相関データを取得し、延性低下挙動を定量

微視組織を詳細に分析し、き裂発生挙動との相関について的に明らかにする。

明らかにしていくことを考えている。

Inconel 738LC の造形体について、異なる温度破断試験を行い、破断伸びを実際に測定した予備実験によるさまざまな研究プロジェクトで活躍と、600 ℃での試験では 12 〜 18% であった破断伸びが、

渡邊分野長は 1995 年、東京大学 工学部 材料学科を

800 ℃および 900 ℃では 1% 以下に低下することがわかっ卒業後、東京大学大学院 工学系研究科 材料工学専攻でた。また、このような高温引張試験により、積層造形材で博士課程に進学し、2000 年に博士（工学）を取得。同年かはほとんど報告されていない、実際の延性低下温度域や、

ら米国プリンストン大学の研究員として、2002 年からカリフォ

そこでの破断伸びについて明らかにすることも期待できる。

ルニア大学 サンタバーバラ校の研究員として、Ni 基超合金

高性能Ni基超合金の積層造形部材の実用を加速
さらに重要なことは、どのようにしてこの現象を克服し、高性能 Ni 基超合金の積層造形部材の実用を加速できるに対する耐酸化ボンドコーティングや、部分安定化ジルコニ
アなどの耐熱コーティングを対象に、密着性および界面靭性、皮膜の劣化メカニズムや残留応力などに関する研究に携わった。

2004 年、物質・材料研究機構（NIMS）材料研究所溶かである。レーザ造形では、レーザ出力やスキャン速度、

射工学グループに入所してからは、金属やサーメット、セラ

ハッチング距離（隣り合うレーザスキャン距離）、予熱など、

ミックスなど多様な材料を対象に、粉末原料を用いたコープロセス条件により、大きな柱状晶から比較的微細な等軸ティングや積層造形プロセスの研究に携わっている。

的組織まで変化させることができる。そこで、これら造形材

現在は構造材料研究拠点 接合・造型分野の分野長の組織と延性低下度合いとの相関を調査し、適切なプロセ

ほかに、構造材料研究拠点 接合・造型分野 積層スマー

スウインドウを明らかにする。

ト材料グループのグループリーダー、統合型材料開発・情そしてこれまでの分析により、固相割れが粒界で生じる

報基盤部門 SIP-MIラボ 3D 粉末積層チームのチームリー

ことがわかっている。粒界を強化し、レーザ積層造形に適ダー、統合型材料開発・情報基盤部門 マテリアルズインテ

した新しい合金設計の指針を得ることを目指す。

グレーションコンソーシアム 主席研究員なども兼務しており、他機関の研究事例では、微細な炭化物を添加すること多忙な研究生活を送っている。

により凝固時の核生成を促すことで組織微細化がはかれ、

天田財団の研究助成は、2013 年度「一般研究開発助

造形時の固相割れ抑制効果があると報告されている。こ成」に「金属粒子の超高速衝突・堆積・成膜プロセスにおのような第二相添加による組織微細化への影響と高温度ける界面強度の支配因子解明」という研究テーマで採択さ域での力学特性への影響についても定量的に明らかにしれており、今回が 2 度目の採択となる。

15

「先進鉄鋼材料とその加工技術」がテーマ――「塑性加工助成研究成果発表会」
ハイブリッド方式で開催
天田財団は 2022 年 11月17日、仙台ガーデンパレス（宮「このパンデミックは世界経済に深刻な影響を与えてい城県仙台市）で「第 19回塑性加工助成研究成果発表ます。また、ロシアによるウクライナへの軍事侵攻の影響も会」を開催した。ハイブリッド方式（会場＋オンライン）での出ています。一方で科学技術の分野ではデジタルトランス開催となり、参加者はオンライン参加者を含め 100 名あまり

フォーメーションへの対応や SDGs の達成、カーボンニュートだった。発表会終了後には同会場で交流会を開催し、日ラルの実現など技術的な課題が山積しています」。

本塑性加工学会の関係者をはじめ、60 名あまりの研究者「当財団は『人を育て、知を拓き、未来を創る』という運が参加した。

営指針を掲げ、研究者のみなさまを応援しています。2022

この発表会は、11月18日から19日までトークネットホール

年 度 前 期の助 成 研 究テーマは 90 件、助 成 金 額は 2 億

仙台で開催された一般社団法人日本塑性加工学会の協6,631 万円となりました。1987 年の財団設立以来、累計助賛行事として、「先進鉄鋼材料とその加工技術」をテーマ

成件数は 2,090 件、累計助成総額は 37 億 696 万円となりまに開催された。

した。公益事業を通じて日本のものづくりに貢献するため、天田財団は、金属等の塑性加工分野およびレーザプロ
セッシング分野の研究開発、社会実装に関連する研究を行う大学や高等専門学校、研究機関などの研究者へ向けて研究開発助成を行っており、普及啓発事業の一環として毎
年、助成研究成果発表会を開催している。

「人を育て、知を拓き、未来を創る」
発表会の冒頭、天田財団・末岡愼弘代表理事理事長

これからもいっそうの努力を続けてまいります」。

「今まで以上に産官学の連携・協業が強く求められる」
来賓の日本塑性加工学会・藤川真一郎会長（日産自動車㈱）は「現在の状況下で、新しい塑性加工技術をはぐく
み、日本の産業の競争力を確保するためには、今まで以上に産官学の連携・協業が強く求められます。その中で天田は次のように挨拶した。

財団は 30 年以上にわたり公益事業として日本のものづくり「新型コロナウイルス感染症のパンデミックが続き、当財に多大な貢献をし、当学会の研究者にも多くの支援をいた団の活動も大幅に制限される中で、会場とオンラインというだいています。
『物作り，人創り，国造り』をコンセプトとする

ハイブリッド方式で塑性加工助成研究成果発表会を開催

当学会も、変えるべきところは変えていき、活性化をはかっ

開会の挨拶をする天田財団・末岡愼弘代表理事理事長

16することができ、大変うれしく思っています」。

祝辞を述べる来賓の日本塑性加工学会・藤川真一郎会長（日産自動車）

ていきます。天田財団と当学会はこれからもともに歩み、ともに日本の未来を創出していきたい」と祝辞を述べた。

テーマは「先進鉄鋼材料とその加工技術」――講演・発表は計 7 本
基調講演では、東京大学・柳本潤教授（天田財団理事）
が「先進鉄鋼材料とその加工技術」をテーマに講演を行い、自動車の電動化にともなう軽量部材製造に必要な高強度鋼板や材料、金型の研究開発努力が果たす役割などを説明した。
研究成果発表会では、これまで天田財団の助成を受けた 4 件の研究成果が発表された。東京工業大学・吉野雅彦教授が「結晶方位の制御を目的とした組織制御加工

久しぶりのリアル開催となった交流会で談笑する参加者

法の検討」、東海国立大学機構岐阜大学・王志剛教授が「板鍛造による高張力鋼板製フランジ付き有底カップの成形法の開発」、豊橋技術科学大学・森謙一郎名誉教授がル㈱ スチール研究所 棒鋼 ･ 線材研究部・建山恭寛氏が「超高強度鋼部材の次世代スマートホットスタンピングの開「JFE スチール仙台製造所の紹介と棒線新商品開発」に発」、広島県立総合技術研究所・坂村勝担当部長が「金関する講演を行った。

属の塑性流動を利用した新たな接合技術の開発」について発表した。

久しぶりのリアル交流会

その後は産業分野での取り組みを紹介する2 件の企業

その後は会場を移動して参加者・講演者による交流会

講演が行われた。㈱カガヤ 研究開発室・工藤哲也室長が催された。元日本塑性加工学会会長の東海大学・吉田が「550N/ ㎜2 級冷間成形角形鋼管柱――通しダイアフラ

一也客員教授（天田財団理事）の挨拶の後、久しぶりに開ム30 度開先溶接継手性能に関する研究」、JFE スチー

催されたリアルな交流の場で会話が弾んでいた。

基調講演を行う東京大学・柳本潤教授（天田財団理事）

交流会で乾杯の挨拶をする東海大学・吉田一也客員教授（天田財団理事）

17「第 35回優秀板金製品技能フェア」の受賞作品が決定日本塑性加工学会が協賛、天田財団も後援
職業訓練法人アマダスクールは 3月18日、「第 35回優

応募総数は 215 点（国内 138 点、海外 77 点）で、前回

秀板金製品技能フェア」の選考結果を発表した。同フェア（第 34 回）の 193 点から11.4% 増加した。海外からの応は一般社団法人日本塑性加工学会が協賛し、厚生労働

募は計 17カ国・77 点で、海外比率は 35.8%となった。

省・経済産業省・神奈川県・天田財団などが後援している。

コロナ禍への対応として前々回（第 34 回）からWEB 投厚 生 労 働 大 臣 賞 は ㈱ マ ツ ダ（ 静 岡 県 ）の「THE票を採り入れ、今回が 3 回目。WEB 投票により可能となった

EARTH」、経済産業大臣賞は㈱最上インクス（京都府）の「スリットフィン〜自由な伝熱フィン〜」が受賞した。

海外からの投票が増加し、全投票の 60%を占めた。
募集分野は「単体品の部」「組立品の部」「溶接品の神奈川県知事賞は大田産業㈱（兵庫県）の「バルー部」「造形品の部」「学生作品の部」の 5 分野。4 分野かン」、中央職業能力開発協会会長賞は㈱三輪工業（福島らグランプリが選ばれ、「単体品の部」はリョーユウ工業県）の「珠」、日刊工業新聞社賞はシンエイメタルテック「組立品の部」は㈱坂㈱（福岡県）の「板金 origami」、㈱（佐賀県）の「星型エンジン」、日本塑性加工学会会長

口製作所（大阪府）の「双曲面」、「溶接品の部」はR P

賞は㈱佐藤医科器械製作所（滋賀県）の「Hemming・

Products Pharma Equipments Pvt. Ltd.（インMy way ヘミング・マイウェイ」、海外最優秀作品賞は「造形品のド）の「S・S・SPIRAL ART STRUCTURE」、

ANTARCTICA EQUIPMENT PVT. LTD.（ イ ン部」は㈱晃新製作所（埼玉県）の「Safety Shoes」が受賞

ド）の「AE-LOCOMOTIVE ENGINE」が受賞した。

した。
「学生作品の部」の金賞には、三重県立津高等技

厚生労働大臣賞を受賞した「THE EARTH」（マツ

術学校（三重県）の「MC-64 ヴァプラ」が選ばれた。

ダ）は、レーザ溶接技術と溶接技能がきわめて高いレベル

アマダ賞として、㈱西野精器製作所（茨城県）の「玉択で融合した作品として評価された。経済産業大臣賞を受賞（ぎょくたく）」、㈱亀山鉄工所（岐阜県）の「ベルマウス」、した「スリットフィン～自由な伝熱フィン～」（最上インク㈱マツダ（静岡県）の「螺旋と球体の融合」、LA DUEス）は、自由に湾曲させることができ、板金加工の新たな用ESSE s.r.l.（ イタリ ア ）の「COFFEE MACHINE」、途を提案した作品として評価された。日本塑性加工学会会

Lycée des Métiers Gustave EIFFEL（フランス）

長賞を受賞した「Hemming・My way ヘミング・マの「JEANNE」、VIETNAM JAPAN INDUSTRIAL

イウェイ」（佐藤医科器械製作所）は、全長 2mを超える1

DEVELOPMENT AND MANUFACTURING

枚の板からヘミング曲げ・FR 曲げを駆使して製作し、きわ

J.S.C.（ ベトナム）の「One Pillar Pagoda」の 6 作品がめて高度な曲げ技能が評価された。

選ばれた。

厚生労働大臣賞を受賞した㈱マツダ（静岡県）の「THE
EARTH」（W 150×D 150×H 200㎜）

18

応募総数は前回を上まわる215 点

経済産業大臣賞を受賞した㈱最上インクス（京都府）の「スリットフィン～自由な伝熱フィン～」（W 106×D 100
×H 30㎜）日本塑性加工学会会長賞を受賞した㈱佐藤医科器械製作所（滋賀県）の「Hemming・My way ヘミング・マイ
ウェイ」（W 180×D 180×H 102㎜）

レーザー学会主催の年次大会併設展「Laser Solution 2023」に出展
天田財団は、1月18日から20日までの 3日間、ウインク

成果発表があり、ポスターセッションも盛況で、参加者はレーあいち（愛知県名古屋市）で開催されたレーザー学会学

ザ技術・光科学・光技術の進展と新しい方向性を知ること

術報告会第 43 回年次大会併設展「Laser Solution

ができ、対面式により交流を促進することができた。

2023」（主催：一般社団法人レーザー学会）に出展した。

レーザー学会の賛助会員でもある天田財団は、研究成第 43 回年次大会は、新型コロナウイルス感染症の拡大果が集録された「天田財団助成研究成果報告書」や「天状況が続く国難のさなかにもかかわらず、講演数 488 件、田財団ニュース」などの資料を会場で配布した。

参加者数 806 人となった。件数・参加者数とも前回より2 割

なお、2024 年 1月に開催される第 44 回年次大会（東京

以上、増えた。前回は完全オンラインで開催されたが、今開催）は、学会創立 50 周年記念大会となり、東京の日本科

回は一部の講演を除き、オンサイトでの開催となった。

学未来館および東京国際交流館プラザ平成での開催が予

12 におよぶシンポジウムや優れた招待講演、最新の研究

定されている。

光・レーザ関連技術の総合展
「Photonix 2022」に出展
天田財団は 2022 年 12月7日から9日までの 3日間、幕張

応用している企業関係者、大学や研究機関でレーザ関連

メッセ（千葉県千葉市）で開催された光・レーザ関連技術の研究に携わっている研究者、大学でレーザ・光学関連のの 総 合 展「Photonix 2022」（ 主 催：RX Japan）

技術を学んでいる学生で、レーザプロセッシング分野の研究に出展した。
前回「Photonix 2021」はコロナ禍により来場者数を制助成を行っている財団の事業活動に強い関心を示していた。用意していった配布資料は、会期中にほぼなくなった。

限し、検温やアルコール消毒などを徹底して開催され、出展者数・来場者数とも減少した。今回は感染者数が落ち着いてきたこともあり、前回比微増となる604 社が出展。ファイバー・CO2・YAG・半導体レーザ発振器、レーザ切断・溶接機、レーザ穴あけシステム、金属 3D プリンター、レーザ彫刻機、ハイブリッドレーザ加工、樹脂溶着システム、レーザ受託加工などの技術・製品・サービスを提案した。
来場者数は前回の 2.4 倍、4 万 4,172 名と大きく伸びた。
出展者はどこも手ごたえを感じている様子で、やはりオンライン開催ではなくリアル開催であることの効果が大きいようだ。
天田財団は、2,000 件以上の研究成果が集録された「助成研究成果報告書」やパンフレット、「天田財団ニュース」などを配布し、財団の公益事業活動を紹介するパネルの展示を行うなど、普及啓発活動を行った。会期中にブースを訪れた来場者の多くが、金属加工分野でレーザ技術を「Photonix 2022」に出展した天田財団のブース

192023 年度前期
「技能検定受検手数料助成」の募集を開始天田財団は4月1日から2023年度前期「技能検定受検手数料助成」の募集を開始した。

能検定の職種・作業・試験内容を見直したことにより、2023
年度から技能検定の新たな試験科目として加わった。

受検手数料助成の対象となっている職種は「工場板金」「金

前 期は4月1日から8月31日まで、後 期は10月1日から

属プレス加工」「非接触除去加工（レーザー加工作業）」の3

2024年 2月29日まで申請を受け付ける。前期・後期の助成つ。
「非接触除去加工（レーザー加工作業）」は、2022年 3月

総額は1,000万円。詳細は天田財団のWebサイト（https://に厚生労働省が職業能力開発促進法施行規則を改正し、技www.amada-f.or.jp/）
を参照のこと。

2023 年度の行事予定
１．公共展への参加

２．助成研究成果発表

３．助成事業

Photonix 2023

第 20 回 塑性加工
助成研究成果発表会

令和 5 年度後期 技能検定 受検手数料助成

日程：2023 年10月4日～6日
場所：幕張メッセ

日程：2023 年 6月9日
場所：名古屋工業大学（成果発表会）
名古屋ビール園「浩養園」（交流会）

申請期間：2023 年10月1日～
2024 年 2月29日

2023 年度助成式典
日程：2023 年11月25日
場所：アマダフォーラム（神奈川県伊勢原市）

編集後記
事務局長の鈴木です。本誌の「研究室訪問」の取材旅行

材も、秋号、今回の春号ともに、実際に研究室を訪問することは名古屋工業大学教授の渡辺義見先生の研究室への2月ができました。コロナ禍により、やむをえずオンライン取材にする

28日の訪問を最後に完了し、いよいよ編集後記を書く時期にと、リアルの取材に比べると経費は安くなります。リアルで行えなりました。今回は私自身が研究者を訪問する機会はありませたのは良いとして、会議や催事に掛かる経費は、コロナ前に戻んでしたが、高津事務局次長が奮闘してくれました。お忙しい

るだけでなく、ハイブリッド開催と称してオンライン併用が当たり

中訪問をお受けいただいた先生方、ありがとうございました。

前になったことから、かえって増えてしまいました。オンラインの編集後記を執筆中の現在は3月上旬で、来週末に当財団

恩恵で、財団役員には出張先のホテルの一室や新幹線の車の2023年度予算を審議する理事会を控えています。みなさま中から会議に出席いただいたこともありました。また、助成研究

ご存じだと思いますが、当財団の収益のほとんどは㈱アマダの成果発表会にも、多くのみなさまにオンライン参加いただきまし株式配当です。2023年度も本年度と同等以上の配当がある

たので、今後もハイブリッド開催が一般的となりますが、遠隔地ことを期待し、助成金の科目については2022年度並みを提案から参加できるメリットの対価として、受け入れるべきものと思料する予定ですので、ご期待ください。
（昨年の春号の編集後記

しています。

の原稿締切日は3月の理事会後でしたが、なぜか今回は締切

2023年度は助成研究成果発表会が期の前半に集中して日が早いので、理事会で予算が承認されるまでは、あくまで予

おり、すでに準備に追われています。4月19日にレーザプロセッ

定です）。

シング助成研究成果発表会がパシフィコ横浜で、6月9日には予算を組むうえでは先に2022年度決算予想を行う必要があ塑性加工助成研究成果発表会が名古屋工業大学で開催されりますが、2022年度を振り返ってみますと、理事会・評議員ます。当財団では発表会講演も当然ながら、その後に行われる会・選考委員会のすべての会議、塑性加工とレーザプロセッシ

交流会も、研究者のみなさまの情報交換、人脈形成のためのングの助成研究成果発表会、助成式典や3回の公共展出展

重要な場と考えています。みなさまのご参加を心よりお待ちしてと、これらすべてをリアルで開催することができ、また多くの方々おります。

にご参加いただけました。さらには本誌の「研究室訪問」の取❷❶❸（事務局 鈴木）

今回の表紙❶「2022 年度助成式典」で天田財団・末岡愼弘代表理事理事長（右）から助成金目録を贈られた東海大学・窪田紘明講師（左）。助成式典は 2022 年 12 月 3日に日比谷図書文化館日比谷コンベンションホールで開催された／❷天田財団理事を代表して総評を行う慶應義塾大学・青山藤詞郎名誉教授／❸助成式典の後、 会場をレストランアラスカに移して開催された「交流会」。多くの参加者で賑わった

天田財団ニュース 第 14号 2023年 4月11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/