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学部1・2年生へ
〜研究室を選ぶにあたって〜
当機械工学課程では，3年生の10月頃から卒業研究に向けた研究室選びが始まり，12月には配属先の研究室が決まります．1・2年生のうちから，機械工学系の教員がどのような研究に取り組み，どのような成果を上げているのかを調べ，興味のある研究室を訪ねてみることを勧めます．実際に話を聞き，自分で考えて研究室を選ぶことが大切です．早い段階で興味のある研究テーマを見つけておくと，授業で学ぶ内容と研究とのつながりが見え，目的意識を持って学べるようになると思います．早くから研究に触れておくことは，研究室選びだけでなく，日々の学びにも役立ちます．
当研究室はいつでも見学可能です．コンピュータシミュレーションを中心に研究を行っているため，実験装置はありませんが，学生居室や高性能計算機のある計算機室を見学できます．研究室に来てもらえれば，どのような現象をシミュレーションし，何を明らかにしようとしているのかなど，研究内容やその面白さを説明します．これまでにも，1・2年生のうちに研究の話を聞き，その後，卒業研究で当研究室に配属された学生がいます．教員が不在の場合もあるので，事前にメールなどで都合のよい時間を確認してもらえると助かります．
また，希望があれば，しばらくの間，卒業研究に取り組む学生と同じように研究室の机やPCを使い，実際のコンピュータシミュレーションを体験することもできます．話を聞くだけでなく，自分で手を動かしてみると，研究の面白さや研究室での生活をより具体的に感じられると思います．研究室体験に興味のある人は，ぜひ相談してください．
学部3年生へ
〜卒業研究紹介〜
学部3年生へ
〜卒業研究紹介〜
本研究室では，コンピュータシミュレーションを用いて，材料がつくられる過程で起こる現象を再現し，その仕組みを解き明かす研究を行っています．主な研究テーマは，金属材料が加工されて製品になるまでに，材料組織がどのように変化するかを予測することです．材料組織は製品の性質を左右するため，その変化を予測し，制御することは，ものづくりにおいて極めて重要です．
最近では，鋳造・溶接・3Dプリンタによる造形など，凝固を伴うプロセスで起こる現象の再現と解明に力を入れています．これらの現象では，固液相変態（凝固・融解），熱・物質輸送，液相流動，固体の運動や変形などが複雑に関わり合っています．そのため，材料力学，機械材料学，流体力学，伝熱学，計算力学など，授業で学んできた知識を結びつけて考える必要があります．それぞれの科目で学んだことが，実際の現象を理解するうえでどのように役立つのかを実感しながら，幅広く学べることも，本研究室の研究の面白さです．
凝固以外にも，固体の熱処理時に生じる粒成長や再結晶，セラミクスなどの焼結現象を研究対象としています．また，材料組織を考慮した力学的挙動の評価，構造物の最適設計，混相流モデルの構築などにも取り組んでいます．研究内容の詳細は，研究紹介を参照してください．
シミュレーション手法としては，材料組織の変化を表現するフェーズフィールド法（phase-field method）を中心に，対象とする現象に応じてさまざまな数値計算法を用いています．流体のシミュレーションには，ナビエ–ストークス方程式を直接解く方法や格子ボルツマン法を，固体の変形には有限要素法やマテリアルポイント法を，運動を伴う固体の変形には粒子法などを用いています．さらに，原子スケールの現象を扱う分子動力学法も用いています．
本研究室のもう一つの特徴は，高性能計算（high-performance computing: HPC）です．スーパーコンピュータやGPU（graphics processing unit）を活用し，通常のパソコンでは扱えない規模の計算を行っています．また，AI（機械学習）やデータサイエンスを用いた研究にも積極的に取り組んでいます．
高性能計算とAI・データサイエンスを融合した研究は，今後ますます重要になると考えています．例えば，大規模なシミュレーションで得られるデータから，機械学習によって現象の特徴や規則性を見いだし，材料の性質の予測や設計につなげることができます．物理現象を計算で再現する力と，データから有用な情報を引き出す力を組み合わせることで，研究の可能性が広がります．本研究室では，こうした技術を知識として学ぶだけでなく，自分の研究に活用しながら身につけることができます．学生のうちに，材料や力学への理解を深めるとともに，計算技術やデータを活用して課題に取り組む経験を積むことは，将来，研究や開発に携わるうえでも大きな強みになると思います．
卒業研究が始まると，授業を中心とした学部3年生までの生活は大きく変わります．研究室に自分の机と居場所ができ，自分の研究テーマにじっくり取り組む生活が始まります．本研究室では，学生に幅140 cmの大きめの机，デスクトップPC 1台，モニタ2台を貸与しています．研究に意欲的に取り組む学生には，より高性能なPCを使ってもらっています．国内外の学会で自分の研究成果を発表する機会も積極的に設けており，海外の研究室に長期滞在することも可能です．研究室を拠点に，学外や海外へと活動の場を広げることができます．
本研究室では，3×3システムに基づき，本学大学院へ進学し，継続して研究に取り組む学生を希望しています．配属を希望する場合は，事前に研究室教員から研究内容や研究室での生活について説明を受けてください．材料やものづくり，コンピュータシミュレーション，AIなどに興味のある人は，ぜひ研究室に来てください．説明は随時行っていますので，訪問する際は，前もってメールなどで連絡してもらえると助かります．
大学院進学を検討している方へ
修士課程（博士前期課程）について
本研究室は機械物理学専攻に属しており，学外からの進学も歓迎しています．研究内容の説明は随時行っていますので，関心があれば研究室教員に連絡してください．説明は対面・オンラインのどちらでも可能です．具体的な研究内容は「研究紹介」ページを，各教員の研究実績についてはそれぞれの教員のページを参照してください．
博士課程（博士後期課程）について
本研究室では，博士後期課程への進学を積極的に勧めています．学内でも，博士後期課程の学生が多く在籍する研究室の一つです．博士後期課程は，専門性を深めるとともに，自分で課題を見つけ，解決方法を考え，新しい知見を生み出す力を磨く場です．修士課程で見えてきた課題にさらに踏み込み，自分ならではの研究成果を世界に発信できることも，大きな魅力です．変化の大きい社会では，こうした専門性や独自の視点，自ら考えて行動する力が，ますます重要になると考えています．
「周りが進学するから修士課程へ進む」「周りが進学しないから博士課程には進まない」という考え方にとらわれず，自分が何を追究し，どのような力を身につけたいのかを考えて，進路を選んでほしいと思います．研究を面白いと感じている人，自分の可能性をさらに広げたい人は，ぜひ博士後期課程への進学を考えてみてください．
本学では，授業料免除制度やSPRINGに基づくフェローシッププログラムなど，博士学生が研究に専念するための経済的支援を行っています．本研究室では，日本学術振興会特別研究員への採用実績も多く，現在在籍する博士後期課程の学生全員が経済的支援を受けています．こうした支援を活用し，経済的な負担を軽減しながら，研究に集中して取り組める環境が整っています．進学にあたって経済面が気になる人も，利用できる制度や支援額の見通しについて，ぜひ相談してください．
博士号取得後の進路は，大学や研究所だけではありません．企業の研究開発職など，専門性を生かして活躍する道もあります．外資系企業などでは，博士の学位を応募条件とする職種もあり，博士号の取得は将来の選択肢を広げることにもつながります．企業に就職してから社会人博士として学位を取得する道もありますが，仕事と研究の両立には大きな努力が必要です．博士号の取得に関心がある人には，修士課程に続いて進学し，研究にじっくり取り組むことを勧めます．
博士後期課程への進学については，いつでも相談にのります．研究内容や修了後の進路など，気になることがあれば，遠慮なく研究室教員に相談してください．まだ進学を決めていなくても構いません．まずは話を聞き，自分の将来の選択肢として考えてみてください．
企業の方へ
〜共同研究について〜
本研究室では，コンピュータシミュレーションによる材料組織・材料特性の予測を通じて，材料開発や製造プロセスの高度化につながる研究を行っています．凝固，粒成長，再結晶，相変態，焼結，塑性変形，薄膜成長，混相流など，幅広い現象を対象としています．近年は，金属3Dプリンタによる積層造形における溶融池の熱流動や凝固組織の予測，焼結過程における組織・欠陥形成，固液共存状態での変形などにも力を入れています．
計算には，フェーズフィールド法を中心に，有限要素法，格子ボルツマン法，粒子法，分子動力学法，結晶塑性論などを用いています．これらを組み合わせ，材料組織の変化，熱輸送，流動，変形などが相互に影響する現象を解析しています．また，材料組織を考慮した力学特性の評価や，構造物のトポロジー最適化，混相流シミュレーションにも取り組んでいます．
GPUやスーパーコンピュータを活用した高性能計算も，本研究室の強みです．複数GPUによる並列計算や適合格子細分化（AMR）法などを用い，大規模な解析を効率よく行うための数値モデル・計算手法の開発と高速化を進めています．
さらに，高性能シミュレーションとAI（機械学習）・データサイエンスを融合した研究にも取り組んでいます．具体的には，データ同化による実験観測とシミュレーションの統合，材料組織画像からの物性値推定，2次元断面画像からの3次元組織再構成などです．こうした技術を通じて，実験データと計算の双方を生かした材料組織予測の高精度化を図るとともに，材料組織形成のデジタルツインの構築やマテリアルDXの実現を目指しています．
材料や製造プロセスに関する課題の解決，シミュレーション手法の開発・高速化，実験データの活用など，共同研究の可能性も含めて，お気軽にご相談ください．研究テーマが具体化していない段階でも構いません．研究内容の詳細は「研究紹介」ページをご覧ください．共同研究，受託研究，受託研究員，寄附金，学術指導などの産学連携制度については，本学の産学公連携推進センターのホームページをご覧ください．
高木知弘 教授
http://www.cis.kit.ac.jp/~takaki/index-jp.html
山村彩乃 助教
https://www.cmd-stu.kit.ac.jp/yamamura/
研究紹介
https://www.cmd.kit.ac.jp/research.html
各種産学連携制度
https://www.liaison.kit.ac.jp/liaison/sangaku/intro/
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