◆　書籍概要　◆



競争力の高い構造材料設計を刷新する“マテリアルズインテグレーション”!!
・順問題/逆問題解析による各種材料および先進構造材料の特性!
・CFRPのマテリアルズインテグレーション!
・マテリアルズインテグレーションを具現化するシステム開発、構造材料におけるデータの新展開!



発刊日：2024年12月
頁　数： 360頁
造　本：冊子版 B5／PDF版【CD or ダウンロード】（直取引のみ）
発行所：(株)エヌ・ティー・エス
ISBN  ：978-4-86043-928-6 C3057

■監修・編集委員長　出村　雅彦

■監修・編集委員　榎　学、渡邊　誠、岡部　朋永、井上　純哉、源　聡

■主な目次
第0章　マテリアルズインテグレーションについて
第1章　順問題/逆問題解析による鉄鋼材料およびAI 合金の特性予測と設計
第2章　順問題/逆問題解析による先進構造材料プロセスと力学特性の予測
第3章　炭素繊維強化プラスチックにおけるマテリアルズインテグレーション
第4章　マテリアルズインテグレーションの概念を具現化するためのシステム開発
第5章　構造材料におけるデータの新展開
第6章　将来展望



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◆　詳細目次　◆

第0章　マテリアルズインテグレーションについて
第1節　統合型材料開発システム
　　　《毛利　哲夫》
　1．はじめに
　2．統合型材料開発システムによるマテリアル革命の成果について
　3．4つのシステム
　4．おわりに
第2節　マテリアルズインテグレーションの考え方
　　　《出村　雅彦》
　1．マテリアルズインテグレーションの概念
　2．マテリアルズインテグレーションと材料開発
第3節　本ハンドブックの狙いと全体構成
　　　《出村　雅彦》

第1章　順問題/逆問題解析による鉄鋼材料およびAI 合金の特性予測と設計
第1節　マテリアルズインテグレーションにおける順問題/逆問題の考え方
　　　《榎　学》
　1．はじめに
　2．マテリアルズインテグレーション（MI）
　3．データ駆動型アプローチ
　4．モデル駆動型アプローチ
　5．逆問題解析の課題
　6．おわりに
第2節　高強度/延性を有する複合組織鋼の最適組織の探索手法
　　　《山崎　和彦／白岩　隆行》
　1．はじめに
　2．最適組織の探索手順の概要
　3．DP 鋼のサンプル作製と特性評価
　4．DP 鋼のミクロ組織分類，解析手法の確立
　5．DP 鋼のミクロ組織から特性を予測する順問題解析技術
　6．特性を最大化する最適解を探索する逆問題解析技術
　7．おわりに
第3節　高強度/延性を有する7000 系アルミ合金の製造条件設計
　　　《愛須　優輝／一谷　幸司／井上　純哉／永田　賢二》
　1．背景・目的
　2．製造条件の予測方法
　3．解析結果
　4．予測結果の検証実験
　5．まとめ
第4節　高強度鋼の接合プロセス最適化
　　　《井元　雅弘／糟谷　正》
　1．はじめに
　2．脆性破壊予測モジュール
　3．逆問題解析モジュール
　4．おわりに
第5節　耐熱鋼の接合プロセス最適化
　　　《鳥形　啓輔／阿部　大輔／南部　将一／出村　雅彦／伊津野　仁史／横堀　壽光／尾関　郷》
　1．はじめに
　2．溶接熱影響部の巨視的な形状に着目した研究開発
　3．溶接熱影響部の微視組織に着目した研究開発
　4．効率的クリープ試験によるクリープ寿命予測と力学的性能評価手法の研究開発
　5．おわりに
第6節　逆解析を用いた中高炭素鋼における溶接条件最適化技術
　　　《近藤　隆明／井上　純哉》
　1．研究開発の概要
　2．研究開発の成果
　3．逆問題検証
　4．ワークフローの概要
　5．まとめ
第7節　高温強度/延性を有する2000 系アルミ合金の製造条件設計
　　　《奥野　好成／井上　純哉》
　1．研究開発の概要
　2．研究開発の成果
　3．総　括

第2章　順問題/逆問題解析による先進構造材料プロセスと力学特性の予測
第1節　レーザ三次元積層造形プロセスに関連した予測技術
　　　《渡邊　誠／北野　萌一／草野　正大／野本　祐春／片桐　淳／伊藤　海太／
　　　　北嶋　具教／小泉　雄一郎／鳥塚　史郎／青柳　健大／岩崎　勇人》
　1．はじめに
　2．レーザ照射時の温度場予測
　3．凝固割れ予測
　4．凝固組織・偏析予測
　5．プロセスウインドウ予測
　6．おわりに
第2節　三次元積層造形プロセスに適した新規合金組成探索
　　　《戸田　佳明／ディープ　冴》
　1．目　的
　2．探索条件と方法
　3．組織自由エネルギー法による析出予測
　4．モンテカルロ木探索法による合金組成探索
　5．おわりに
第3節　MInt を活用した析出強化型Ni 基合金の仮想熱処理実験
　　　《長田　俊郎／小山　敏幸／ブルガリビッチ　ドミトリー／源　聡／
　　　　大澤　真人／渡邊　誠／川岸　京子／出村　雅彦》
　1．はじめに
　2．時効熱処理MI の計算ワークフロー
　3．時効熱処理MI による仮想熱処理・組織解析実験
　4．時効熱処理MI による仮想強度試験
　5．プロセスマップの構築
　6．おわりに
第4節　チタン合金鍛造材の疲労き裂進展予測
　　　《白岩　隆行》
　1．はじめに
　2．実験・解析方法
　3．試験片全体の微視組織とき裂発生挙動
　4．微小き裂の進展挙動
　5．疲労き裂発生機構の考察
　6．疲労き裂進展機構の考察
　7．まとめ
第5節　チタン合金の固溶強化量予測
　　　《近藤　勝義／設樂　一希》
　1．チタンにおける固溶強化量予測と課題
　2．Labusch 理論を用いたα-Ti 材における固溶強化量の予測と精度検証
　3．β-Ti 合金の高強度・低弾性率化のための予測モデル構築と添加元素選択
　4．まとめ
第6節　高流動性高機能金属粉末の製造開発指針探索：
　　　 ガスアトマイズ法，プラズマアトマイズ法，PREP 法の比較と最適化
　　　《千葉　晶彦》
　1．はじめに
　2．粉末の流動性と粉末特性の関係
　3．パウダーベッドのリコート性に対する粉末電気的特性の関係
　4．粉末表面酸化皮膜の電気的特性と熱的安定性―力学的ひずみ導入の効果
　5．粉体凝集力の起源についての一考察
　6．おわりに

第3章　炭素繊維強化プラスチックにおけるマテリアルズインテグレーション
第1節　炭素繊維強化プラスチックにおける分子スケール・ミクロスケールモデリング
　　　《川越　吉晃／菊川　豪太》
　1．はじめに
　2．マルチスケールモデリング：CFRP 積層板の成型時残留変形予測
　3．おわりに
第2節　炭素繊維強化プラスチックにおけるメゾスケールモデリング
　　　《樋口　諒／横関　智弘》
　1．はじめに
　2．解析手法・数理モデルとその定式化
　3．数値解析例
　4．おわりに
第3節　炭素繊維強化プラスチックにおけるマルチスケールモデリングとCoSMICの利活用
　　　《岡部　朋永／川越　吉晃》
　1．はじめに
　2．分子シミュレーションから航空機主翼設計までのマルチスケールモデリング

第4章　マテリアルズインテグレーションの概念を具現化するためのシステム開発
第1節　システム（MInt）の開発と運用
　　　《源　聡／伊藤　海太／門平　卓也》
　1．はじめに
　2．材料開発効率化のためのマテリアルズインテグレーション
　3．MInt システムの開発
　4．MInt システムの構成要素
　5．実装されたワークフローの習得のための資材提供
　6．MInt システムを駆動するハードウェア構成とシステム管理
　7．まとめ
第2節　構造材料における逆問題
　　　《井上　純哉》
　1．構造材料の特殊性とその逆問題
　2．数理最適化問題としての逆問題：MIOpt
　3．ベイズ逆問題：スパース混合回帰・MCMC・データ同化
　4．おわりに

第5章　構造材料におけるデータの新展開
第1節　構造材料におけるデータ構造の構築とその応用
　　　《出村　雅彦／門平　卓也／芦野　俊宏》
　1．構造材料のデータ構造を設計する背景とSIP におけるデータ構造設計の方針
　2．ボトムアップアプローチ：構造材料の共通データ構造の設計
　3．トップダウンアプローチによるデータ構造の設計
　4．まとめ
第2節　ミクロ組織の三次元情報解析
　　　《原　徹／横田　秀夫／山下　典理男／道川　隆士／吉澤　信／古城　直道／廣岡　大佑》
　1．はじめに
　2．精密切削と光学顕微鏡を用いた逐次断面観察による3D 組織計測
　3．三次元硬さ分布測定を目指した押込み試験システムの開発
　4．FIB-SEM による三次元組織解析
　5．観察画像を用いた画像解析
　6．ミクロ組織の三次元情報解析のまとめ
第3節　トポロジカルデータ解析によるミクロ組織特微量抽出
　　　《赤木　和人》
　1．はじめに
　2．白黒二値画像のTDA の枠組み
　3．グレースケール画像から白黒二値画像への変換
　4．DP 鋼の組織画像の解析と定量化
　5．DP 鋼のミクロ構造を説明変数とする引張強度や全伸びの線型回帰
　6．考察とまとめ

第6章　将来展望
第1節　社会実装の進展（1）MInt を中核とした構造材料DX-MOP
　　　《出村　雅彦》
　1．はじめに
　2．材料開発の位置付けと課題
　3．産学オープンイノベーションのデジタル基盤としてのMint
　4．MInt の社会実装：MI コンソーシアムから構造材料DX-MOPへ
第2節　社会実装の進展（2）CoSMIC の展開
　　　《岡部　朋永／川越　吉晃》
　1．はじめに
　2．CoSMIC の構成
　3．今後の展望
第3節　マテリアルズインテグレーションの今後の展望
　　　《出村　雅彦》
　1．はじめに
　2．材質予測迅速化によるデジタルツインの実現
　3．生成AI の活用

おわりに　第2 期SIP プログラム：統合型材料開発システムによるマテリアル革命
　　　《三島　良直》

◆　執筆者一覧　◆

【監修・編集委員長】	
出村　雅彦	国立研究開発法人物質・材料研究機構　技術開発・共用部門　部門長

【監修・編集委員】	
榎　　　学	東京大学　大学院工学系研究科　教授
渡邊　　誠	国立研究開発法人物質・材料研究機構　構造材料研究センター　副センター長
岡部　朋永	東北大学　大学院工学研究科　教授
井上　純哉	東京大学　生産技術研究所　教授
源　　　聡	国立研究開発法人物質・材料研究機構　技術開発・共用部門材料データプラットフォーム　
　　　　　	プラットフォーム長



【執筆者（掲載順）】	
岸　　輝雄	東京大学名誉教授／国立研究開発法人物質・材料研究機構名誉理事長
毛利　哲夫	北海道大学名誉教授
出村　雅彦	国立研究開発法人物質・材料研究機構　技術開発・共用部門　部門長
榎　　　学	東京大学　大学院工学系研究科　教授
山崎　和彦	JFE スチール株式会社　スチール研究所薄板研究部　主任研究員
白岩　隆行	東京大学　大学院工学系研究科　講師
愛須　優輝	株式会社UACJ　マーケティング・技術本部R&D センター基盤研究部材料基盤研究室　研究員
一谷　幸司	株式会社UACJ　マーケティング・技術本部R&D センター基盤研究部材料基盤研究室　室長
井上　純哉	東京大学　生産技術研究所　教授
永田　賢二	国立研究開発法人物質・材料研究機構　マテリアル基盤研究センター材料設計分野
　　　　　	データ駆動型材料設計グループ　主任研究員
井元　雅弘	株式会社神戸製鋼所　技術開発本部材料研究所材質制御研究室
糟谷　　正	東京大学　大学院工学系研究科　特任研究員
鳥形　啓輔	株式会社IHI　技術開発本部技術基盤センター材料・構造技術部　副主任研究員
阿部　大輔	株式会社IHI　技術開発本部技術基盤センター先進生産プロセス技術部　主任研究員
南部　将一	東京大学　大学院工学系研究科　准教授
伊津野仁史	国立研究開発法人物質・材料研究機構　
　　　　　	技術開発・共用部門材料データプラットフォームデータ活用ユニット　特別研究員
横堀　壽光	帝京大学　先端総合研究機構　特任教授
尾関　　郷	帝京大学　先端総合研究機構　講師
近藤　隆明	日産自動車株式会社　材料技術部　主担
奥野　好成	株式会社レゾナック　計算情報科学研究センター　フェロー/計算情報科学研究　センター長
渡邊　　誠	国立研究開発法人物質・材料研究機構　構造材料研究センター材料創製分野　副センター長
北野　萌一	国立研究開発法人物質・材料研究機構　構造材料研究センター　主幹研究員
野本　祐春	国立研究開発法人物質・材料研究機構　構造材料研究センター　NIMS 特別研究員
片桐　淳	国立研究開発法人物質・材料研究機構　構造材料研究センター　NIMS 特別研究員
伊藤　海太	国立研究開発法人物質・材料研究機構　マテリアル基盤研究センター
　　　　　	材料設計分野材料モデリンググループ　主任研究員
北嶋　具教	国立研究開発法人物質・材料研究機構　構造材料研究センター　主幹研究員
小泉雄一郎	大阪大学　大学院工学研究科　教授
鳥塚　史郎	兵庫県立大学　大学院工学研究科　教授
青柳　健大	東北大学　金属材料研究所　助教
岩崎　勇人	川崎重工業株式会社　技術開発本部　部長
戸田　佳明	国立研究開発法人物質・材料研究機構　マテリアル基盤研究センター
　　　　　	材料設計分野材料モデリンググループ　主幹研究員
ディープ冴	国立研究開発法人物質・材料研究機構　マテリアル基盤研究センター
　　　　　	材料設計分野データ駆動型材料設計グループ　研究員
長田　俊郎	国立研究開発法人物質・材料研究機構　構造材料研究センター
　　　　　	材料創製分野超耐熱材料グループ　グループリーダー
小山　敏幸	名古屋大学　大学院工学研究科　教授
ブルガリビッチ　ドミトリー	
　　　　　	国立研究開発法人物質・材料研究機構　構造材料研究センター　NIMS 特別研究員
源　　　聡	立研究開発法人物質・材料研究機構　技術開発・共用部門　
　　　　　	材料データプラットフォーム　プラットフォーム長
大澤　真人	立研究開発法人物質・材料研究機構　構造材料研究センター　NIMS特別研究員
川岸　京子	立研究開発法人物質・材料研究機構　構造材料研究センター　グループリーダー
近藤　勝義	阪大学　接合科学研究所複合化機構学分野　教授
設樂　一希	般財団法人ファインセラミックスセンター　ナノ構造研究所　上級研究員
千葉　晶彦	北大学名誉教授／東北大学　未来科学技術共同研究センター　特任教授／
　　　　　	島根大学　先端マテリアル研究開発協創機構　特任教授
川越　吉晃	北大学　大学院工学研究科航空宇宙工学専攻　助教
菊川　豪太	北大学　流体科学研究所　准教授
樋口　　諒	京大学　大学院工学系研究科　准教授
横関　智弘	京大学　大学院工学系研究科　教授
岡部　朋永	北大学　大学院工学研究科　教授
門平　卓也	立研究開発法人物質・材料研究機構　技術開発・共用部門材料データプラットフォーム　
　　　　　	副プラットフォーム長
芦野　俊宏	洋大学　国際学部国際地域学科　教授
原　　　徹 	立研究開発法人物質・材料研究機構　構造材料研究センター微細組織解析グループ　グループリーダー
横田　秀夫	立研究開発法人理化学研究所　光量子工学研究センター画像情報処理研究チーム　チームリーダー
山下典理男	立研究開発法人理化学研究所　光量子工学研究センター画像情報処理研究チーム　客員研究員
道川　隆士	立研究開発法人理化学研究所　光量子工学研究センター画像情報処理研究チーム　上級研究員
吉澤　　信	立研究開発法人理化学研究所　光量子工学研究センター画像情報処理研究チーム　上級研究員
古城　直道	西大学　システム理工学部　教授
廣岡　大祐	西大学　システム理工学部　准教授
赤木　和人	北大学　材料科学高等研究所　准教授
三島　良直	立研究開発法人日本医療研究開発機構　理事長