総合科学技術・イノベーション会議が自らの司令塔機能を発揮して、府省の枠や旧来の分野の枠を超えたマネジメントに主導的な役割を果たすことを通じて、科学技術イノベーションを実現するために、2014年に新たに創設されたプログラムです。
社会的に不可欠で、日本の経済・産業競争力にとって重要な課題10テーマが採択されました。
対象課題12テーマのひとつ「統合型材料開発システムによるマテリアル革命」では、これまで開発してきたマテリアルズインテグレーション（MI）の技術基盤を活かし、欲しい性能から材料・プロセスをデザインする「逆問題」に対応した次世代型MIシステムを世界に先駆けて開発するとともに、MIを活用して、競争力ある革新的CFRPや粉末・3D積層材料の開発に取り組みます
欲しい性能から必要となる材料の構造・特性を提案し、かつその実現可能プロセスの提示を可能とする、Society5.0の実現を目指した統合型材料開発システムを構築する。更に、我が国が強みを持ち、今後重要性を増す先端構造材料・プロセスに展開する。「逆問題への対応」、「先端材料・プロセスへの適用拡大」、「産学官連携の拠点形成」に取り組み、以下を目指す。
・要求される性能から構造・特性を提案し、これを実現する材料・プロセスを最適化するための逆問題MIの手法を開発
・CFRP、耐熱金属粉末プロセス等の先進的な構造材料・プロセスへと適用先を拡大
・逆問題MIを産学官で開発し、材料開発を加速するための拠点を構築
C1 Ni基合金の３D積層造形プロセスの開発
Ni基合金の3D積層造形プロセスは、部品形状・材料物性に革新をもたらす先端プロセスであり、発電用ガスタービン向け燃焼バーナーなどへの適用が期待されている。しかしながら、本プロセスが要求する複雑多岐に渡るパラメータの最適化が非常に難しいのが現状である。本研究では、3D積層造形プロセスMIにより見いだされる新規Ni基合金をフィジカル空間にて製造実証することを通じ、燃焼バーナーの高耐久化を目指す。
C4 高性能TiAl基合金動翼の粉末造形プロセス開発と基盤技術構築
需要が急増しているTiAl製低圧タービン動翼を設計の自由度が高い粉末プロセスにより開発することを目標に、材料工学と情報工学の融合により、その開発に資するMI基盤の構築（順問題）と検証（逆問題）を産学連携にて実施する。大学が設計し、企業側が製造する無二の「カスタマイズ粉末」を金属粉末射出成形法(MIM)とAMに同時に適用し、MI基盤の逆問題への適用と検証はMIMにて行い、それらの知見を将来の産業力強化に生かす。
（研究領域名：革新的力学機能材料の創出に向けたナノスケール動的挙動と力学特性機構の解明）
自然界が創成した骨組織は、特有の階層化異方性構造によって、動的かつシビアな環境においてさえ最適な強度特性を発揮します。
我々の研究グループは、金属3DPにより独自にナノ～メソ～マクロにわたる3DP特異界面（「ナノ～メソ自己組織化界面」と「メソ～マクロ人工界面」に分類して定義）から成る多階層界面構造を導入することが可能であり、3DP特異界面が力学機能を支配する因子であると考えています。
本研究は、こうした骨組織に学び、金属3Dプリンティングにより形成が期待されるナノ～マクロにわたる特異界面での強化機構を解明し、フィジカル空間とサイバー空間での解析の連携に基づく特異界面の自在な設計・導入により、力学機能を人為的にカスタム制御した革新的材料の創出を目指します。
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「超温度場材料創成学：巨大ポテンシャル勾配による原子配列制御が拓くネオ3Dプリント」
金属3Dプリンタは一般に、CADデータから型の製造を介さずに部材を製造できること、従来加工法では困難な複雑形状部材を製造できること、切削と比べて材料の歩留まりが良いこと、などを特徴とすると認識されています。それに加えて、単結晶状材料が得られるなど、材質制御法としても他にはない特徴を有しています。
本領域では、その特徴の背後にある超温度場下での結晶成長を、凝固速度1m/s以上にも及ぶ「高速エピタキシャル成長」や、絶対安定性の存在に注目して、先端的その場観察や分析などの実験科学および数値シミュレーションやデータ科学などの計算科学の連携により解明します。さらに、それらにより得られる知見を基に、高品質単結晶の3DPなどの新技術の学術的基盤として超温度場材料創成学を構築します。研究対象は金属や合金だけでなく、セラミックス、半導体など種々の材料にも拡げて展開し、知見の一般化を図ります。
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