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構造・材料・デザイン領域

研究室紹介と研究例

上原 研究室

材料のミクロな特徴からマクロな特性を導く

材料のミクロスケールの特徴や性質が、全体の強度や力学特性にどれ程影響するかを明らかにする研究を行っています。特に、相変態や微視組織形成など、材料科学的な立場に基づく理論やモデルを用いた計算機シミュレーションを行っています。

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微視組織形成過程のシミュレーション

フェーズフィールドモデルという手法を用いて、多結晶組織が形成される様子をシミュレートした結果。

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粒界構造の原子スケールシミュレーション

分子動力学法という手法を用いて、材料の結晶構造を再現し、原子の動きで材料が変形する様子をシミュレートした結果。

黒田 研究室

物理に基づく材料力学の体系化と高性能金属材料の創成

機械材料として長い歴史がある金属材料を対象に、その変形機構と力学的性質の解明さらには新規の高性能素材の開発を、理論と実験の両面から研究しています。プラスチック系材料の実用化が進んでいますが、機械類には金属でなければ実現できない部分があり、そこにはより高性能な素材が求められています。この方面の研究の重要性はさらに増しています。

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金属加工シミュレーション(カップ成形)

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金属材料の内部組織観察(方位分布解析)

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高性能材料創成実験(巨大ひずみ加工)

小沢田 研究室

「機械工学」+「医用生体工学」で先端再生医療に貢献

振動工学や材料力学を、医学やバイオ、生命科学に応用し、役立てる研究を行っています。生命の源である細胞に、適度な力学刺激を与えその機能コントロールをめざす3次元マイクロプローブアクチュエータ、超小型3次元振動ステージを独自開発し、iPS細胞の分化や成長を格段に促進させ再生医療に貢献できる最先端システムの研究を展開しています。

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3Dニューロンネットワーク構築と再生移植適合性評価システム

iPS細胞から分化誘導した,最も神秘的かつ重要なニューロンの機能的3次元培養法およびニューロンネットワーク再生移植モデルの創生と適合性評価システムの開発研究です。

近藤 研究室

“見える化”,“ソフト化”,“クリーン化”で機械加工を高度化

より高速・高精度な機械加工を実現することを目的に、加工現象を何らかの形で「見える化」する技術、CFRPのような先進材料の加工を可能とする、「柔」構造を持つソフトな加工技術、機械や刃具とともに重要要素である加工液の適切なマネジメント技術に関する研究を展開しています。

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柔構造のソフトマシニング穿孔機

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加工現象の”見える化”システム

加工負荷変動に応じて、工具または被削材の送り速度を何らの制御なしに自律的にコントロールするシステムづくりです。これを私たちは”ソフトマシニング”と呼び、CFRPやPEEK材等の樹脂系材料の加工にイノベーションをもたらすことを目指しています。

古川 研究室

3Dプリンターで「ゲルメカニクス、ゲルフォトニクス、ゲルロボティクス」を開拓する

ゲルとは柔らかく水分を含んだ材料です。私たちの身体もゲルでできており、 ヒューマン・フレンドリーな未来の工業材料として期待されています。山形大学はゲルを自在造形する3Dゲルプリンターを世界で初めて開発しました。この技術で義手やヒューマノイドの指先をゲルで作ると、優しく物がつかめるようにできます。

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写真1

3Dプリンターで開発した指先がゲルで出来ている義手

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写真2

古川英光SPIE2016参加写真

峯田 研究室

 マイクロ・ナノスケールの超微細な機械デバイスの開発

超微細なセンサやアクチュエータなど各種のMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)デバイス形成と、マイクロ・ナノスケールでの微細加工や薄膜形成などのプロセス開発に取り組んでいます。 特に、血管内で操作するマイクロマニピュレータ、血流センサ、生体高分子を捕捉して機械的に操作を加えるナノツールなど、医療やバイオ分野への応用を指向しています。

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単結晶シリコン製のデュアル近接ナノプローブ

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血管内治療用の形状記憶合金チューブ型マイクロアクチュエータ

ミクロの世界での力学、振動、表面化学などに基づいて新機能を持つ機械的なマイクロ/ナノデバイスを設計し、薄膜形成、エッチング等を用いた微細加工手法を駆使して形成していきます。

村澤 研究室

次世代材料「スマートマテリアル&ストラクチャ」

力-変形?電気-熱連性の機能性材料・構造体のことを総じて、スマートマテリアル&ストラクチャといいます。 これらの材料は多かれ少なかれ「構造」を持ち、その構造は材料の機能に大きく影響を与えます。私たちの研究室では、スマートマテリアル&ストラクチャの「力学」と「構造」をキーワードに研究を進めています。

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変形中に形状記憶合金平板に生じる局部ひずみ分布

形状記憶合金に生じる局部ひずみ帯伝播の様子を本研究室で開発されたひずみ分布計測システムを用いて可視化

大町 研究室

 「高性能自動車ギヤ」と地球にやさしい「知能設計」

夢の歯車コニカルギヤの実用化や自動車パワーステアリング用高性能ラックの開発、 リサイクル効率を考慮に入れた環境志向型CAD支援システムの開発研究を行っています。

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VGRラック&ピニオンの設計・性能評価

VGRラック&ピニオンの運動解析および性能評価を行い、適切な設計諸元を提案する。

久米 研究室

素材とプロセスから導く最適解

出来たばかりの新しい研究室です。素材と加工プロセスの二つの観点から,輸送機器の軽量化構造の最適解を導いていきたいと思います。 研究室を新たに立ち上げていくため,新しいことに取り組みたい人,ものづくりにかかわりたい人など積極的に活動できる人を求めています。

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強ひずみを用いた材料創製

非常に大きなひずみを材料に与えることで、優れた特性や機能を与えることのできるプロセスの開発と応用を行っています。

宮 研究室

結晶のサイエンスで材料を作る

ナノスケールからミクロスケールまで材料の「組成/構造/かたち」の設計・制御を通して,多彩な「物性」の起源である結晶構造や分子運動を解明し,新たな「機能材料」を探索・開発していくことを目標に研究を進めていきます。 欲張って「機械」+「α」を学びたい人は大歓迎です。

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人工皮膚と組織(例:ソフトロボット用)

用途や使用環境等に応じて、材料の物性,例,皮膚の強さや組織の柔らかさを調整します。

西山 研究室

ナノフォトニクスと微小機械の融合

私たちは,ナノフォトニクスを基盤とした光駆動ソフトアクチュエータや集積型生体センサー素子の開発に取り組んでいます。光エネルギーを強力に集束するナノ構造を心臓部としたマイクロナノシステムの創出を目指しています。また、最先端フェムト秒レーザを用いた様々な光プロセスに取り組んでいます。

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磁気駆動3Dマイクロアクチュエータ

3次元マイクロ構造体への独自の機能材料導入手法を考案し、磁気駆動3Dマイクロアクチュエータの開発へと応用しています。

井坂 研究室

振動・騒音の制御および振動を利用する機器の設計と研究

当研究室では、騒音のもととなる機器の振動対策や、発生した騒音を抑制する技術について研究を行っています。 具体的には、振動現象の数値シミュレーション予測や実験を通して設計段階における対策を考案します。また、それでも発生する騒音問題には、 “音を音で打ち消す”=アクティブコントロールを応用した対策を研究しています。

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振動体の数値シミュレーション

ゴムと圧電セラミックスの複合円盤の振動解析

小松原研究室

『パワートレイン』×『ものづくり』

機械の動力源となる「エンジン」やその動力を増大させる「トランスミッション」、そして増大させた動力を他の部品に伝える「継ぎ手」などを総称してパワートレインと言います。 自動車や船舶などの乗り物はエンジンだけでは動かず、エンジンで作り出された動力を増大し、いかにロス無くタイヤやスクリューに伝えるかが大切になってきます。 当研究室ではパワートレインを通して「産業」や「社会」に貢献するような研究を行い、日々「ものづくり」に情熱を注いでいます。

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マリンギア用コニカルギヤ

船舶用トランスミッションは、一般的にマリンギアと呼ばれています。このマリンギアにはコニカルギヤが使用されています。このコニカルギヤの伝達容量向上に関する研究を行っています。

2019.4.1

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