Takano, Naoki

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Affiliation

Faculty of Science and Technology, Department of Mechanical Engineering (Yagami)

Position

Professor

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External Links
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Career 【 Display / hide 】

  • 1988.04
    -
    1994.03

    Research Associate, Department of Precision Machinery Engineering, The University of Tokyo

  • 1993.05
    -
    1994.03

    ミシガン大学機械工学・応用力学科訪問研究員

  • 1994.04
    -
    1995.11

    大阪大学工学部生産加工工学科助手

  • 1995.12
    -
    2004.03

    Associate Professor, Department of Manufacturing Science, Osaka Unviersity

  • 2004.04
    -
    2008.03

    Professor, Department of Micro System Technology, Ritsumeikan University

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Academic Background 【 Display / hide 】

  • 1986.03

    The University of Tokyo, Faculty of Engineering, Department of Precision Machinery Engineering

    University, Graduated

  • 1988.03

    The University of Tokyo, Graduate School, Division of Engineering, Department of Precision Machinery Engineering

    Graduate School, Completed, Master's course

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Academic Degrees 【 Display / hide 】

  • 博士（工学）, The University of Tokyo, Dissertation, 1993.01

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Research Areas 【 Display / hide 】

  • Manufacturing Technology (Mechanical Engineering, Electrical and Electronic Engineering, Chemical Engineering) / Mechanics of materials and materials (Machine Material/Material Mechanics)

  • Informatics / Computational science

  • Nanotechnology/Materials / Nanomaterials

  • Nanotechnology/Materials / Composite materials and interfaces

  • Nanotechnology/Materials / Structural materials and functional materials

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Research Keywords 【 Display / hide 】

  • Additive manufacturing (3D printing)

  • Finite element method

  • Stochastic simulation

  • multiscale simulation

  • Composite materials

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Research Themes 【 Display / hide 】

  • Study on Stochastic FEM simulation and uncertainty modeling, 

    2011
    -
    Present

    　View Summary

    How to parameterize the uncertainty, how to measure the data statistically, how to consider the uncertinty in the simulation

  • ApplicaDesign of Additive Manufacturing (DfAM) and the (DfAM) and the quality assurance of 3D printed products, 

    2014
    -
    Present

    　View Summary

    Applications of CAE based on the probabilistic/stochastic simulation considering imperfection and variability to the design of additive manufacturing (DfAM) and quality assurance of products.

  • Morphology analysis, Multiscale analysis and Microstructure design of Porous materials and Composite materials, 

    1999
    -
    Present

  • Design, manufacturing and evaluation of prosthodontic and orthodontic devices, 

    2009
    -
    Present

    　View Summary

    Design, manufacturing and evaluation from mechanical standpoint for prosthodontic devices such as oral implant, partial denture and clasp as well as for orthodontic devices such as clear aligner

  • Image-based FEM of bone and numerical modeling of inter-individual difference, 

    2003
    -
    Present

    　View Summary

    Static and dynamic mechanical responses and microscopic morphology of trabecular bone are analyzed using multiscale method considering microscopic network architecture and nanoscale biological apatite crystallite orientation

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Books 【 Display / hide 】

  • 椎体骨折診療ガイド

    椎体骨折評価委員会 編, ライフサイエンス出版, 2015.05

    Scope: 有限要素法による椎体骨強度の評価

  • The Advanced Research of Biomaterials

    TAKANO Naoki, 日本金属学会, 2014.10

  • 「海綿骨の応力解析法」，未来型人工関節を目指して‐その歴史から将来展望まで‐

    高野直樹（吉川英樹・中野貴由・松岡厚子・中島義雄）, 日本医学館, 2013.07

  • 工学シミュレーションの品質保証とＶ＆Ｖ

    TAKANO Naoki, 丸善, 2013.01

  • マイクロメカニカルシミュレーション

    TAKANO Naoki, コロナ社, 2008

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Papers 【 Display / hide 】

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Papers, etc., Registered in KOARA 【 Display / hide 】

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Reviews, Commentaries, etc. 【 Display / hide 】

  • 3D積層造形前のバーチャルテスト：品質保証と技術伝承のための知識融合型CAEへの期待

    高野直樹

    日本機械学会計算力学部門ニュースレター 70   23 - 27 2023.12

    Article, review, commentary, editorial, etc. (scientific journal), Joint Work, Lead author, Corresponding author

  • 口腔インプラント周囲骨のマイクロCTイメージベース有限要素解析

    高野直樹

    日本歯科理工学会誌 (日本歯科理工学会)  40 ( 1 ) 9 - 12 2021.01

    Article, review, commentary, editorial, etc. (scientific journal), Single Work,  ISSN  1884-4421

  • 加工・造形不良と不確かさを考慮したモデリングと品質保証

    高野　直樹

    機械の研究 (養賢堂)  72 ( 10 ) 761 - 767 2020.10

    Article, review, commentary, editorial, etc. (other), Single Work,  ISSN  0368-5713

  • バイオメカニクス分野における不確かさを考慮したマルチスケールシミュレーション

    田原大輔, 高野直樹

    計算工学 (日本計算工学会)  22 ( 1 ) 3552 - 3555 2017.01

    Article, review, commentary, editorial, etc. (other), Joint Work

  • FEM解析の品質マネジメントとV&V

    TAKANO Naoki

    計算工学 (日本計算工学会)  21 ( 1 ) 3376 - 3379 2016.01

    Article, review, commentary, editorial, etc. (scientific journal), Single Work

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Presentations 【 Display / hide 】

  • Prediction of post-processing cost in additive manufacturing to recover geometrical imperfection considering its variability

    Thanh Tung Pham, Takumi Oshima, Naoki Takano

    4th International Conference on Computational Engineering and Science for Safety and Environmental Problems (COMPSAFE2025) (Kobe International Conference Center) , 

    2025.07
    , 

    Oral presentation (general)

  • Risk analysis by analyzing tail distribution of QoI in stochastic simulation

    Rikuto Karasudani, Naoki Takano

    4th International Conference on Computational Engineering and Science for Safety and Environmental Problems (COMPSAFE2025) (Kobe International Conference Center) , 

    2025.07
    , 

    Oral presentation (general)

  • Uncertainty modeling of time/space dependent boundary conditions in the 3D heat equation applied to quenching process simulation

    Esteban Antier, Naoki Takano

    4th International Conference on Computational Engineering and Science for Safety and Environmental Problems (COMPSAFE2025) (Kobe International Conference Center) , 

    2025.07
    , 

    Oral presentation (general)

  • Random microstructure modeling and stochastic multiscale simulation of textile and short fiber reinforced composite materials

    Naoki Takano

    4th International Conference on Computational Engineering and Science for Safety and Environmental Problems (COMPSAFE2025) (Kobe International Conference Center) , 

    2025.07
    , 

    Oral presentation (general)

  • Uncertainty modeling of contact boundary condition with gum in mechanical simulation of additively manufactured removable partial denture

    Rintaro Morita, Naoki Takano

    4th International Conference on Computational Engineering and Science for Safety and Environmental Problems (COMPSAFE2025) (Kobe International Conference Center) , 

    2025.07
    , 

    Oral presentation (general)

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Research Projects of Competitive Funds, etc. 【 Display / hide 】

  • 3D積層造形のノウハウ・知識のランダムパラメータ化と外挿による革新的設計案の創出

    2025.04
    -
    2028.03

    科学技術研究費基盤研究(C), Principal investigator

  • 3D積層造形のための不確かさの系統的モデリングと確率的疲労寿命予測による品質保証

    2020.04
    -
    2024.03

    日本学術振興会, 科学研究費補助金 基盤研究(B), Research grant, Principal investigator

  • Proposition of stochastic multiphysics and multiscale modeling with its applications and validation

    2016.04
    -
    2020.03

    MEXT,JSPS, Grant-in-Aid for Scientific Research, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Principal investigator

    　View Summary

    1. 基盤となる計算手法の開発 : 確率均質化法によりマクロ特性のみならずミクロひずみを計算する理論とプログラム開発を行うとともに、損傷予測、損傷進展解析のアルゴリズムを開発した。後述の3にて実用的問題の解析に成功した。
    2. 基礎データ取得 : GFRPの射出成形品の繊維長分布の実測、ならびにマイクロドロップレット試験による界面強度の実測データを取得した。繊維長分布の実測値から対数正規分布で近似し、短繊維強化FRPのマクロ特性の確率的予測シミュレーションに成功した。
    3. テキスタイルFRPの確率的マルチフィジックス・マルチスケールモデリング : 3次元織物複合材料における損傷発生予測、賦形を考慮したミクロ構造モデリング手法を開発し、実用的問題の確率的シミュレーションに成功した。また、成形時の樹脂流動による変形問題（マルチフィジックス問題）を解く際のモデリング法・アルゴリズム上の問題点の解決策を検討した。
    4. 金属3Dプリンティングの確率的マルチフィジックス・マルチスケールモデリング : 材料特性に関し、FEM解析のための非線形材料モデルをばらつきを考慮しつつ構築した。また、マイクロCTイメージベースFEM解析も行い、造形品の強度低下要因に関する新たな知見を得ることができた。サポート構造内のミクロ構造も寸法計測とマイクロCT撮像を行い、熱伝導・熱変形解析用の基礎データを取得した。
    5. 応用・発展探索 : 金属熱処理シミュレーションにおけるPIRTを完成させ、特に重要な熱伝達率に注目し、金属組織の変態も考慮した冷却シミュレーション（熱伝導解析）を行い、要因分析を実施し、新たな知見を得た。
    6. 情報発信 : 論文発表、国内外の講演会発表を行った。特に、講演会ではOSを実施したほか、研究会活動も継続し、年度内に4回の会合を開催し、産業界に向けた情報発信を行った。
    計画通り、基盤となる計算手法の開発、基礎データ取得を行うことができ、テキスタイル複合材料、金属3Dプリンティングへの適用、ならびに金属熱処理シミュレーションという発展課題ともに順調に研究を遂行することができた。情報発信についても、多数の論文、国内外講演会での発表を行った。
    研究計画調書に記載の通り、これまでに開発した計算手法および取得した計測データに基づき、FRPの成形プロセスにおけるマルチフィジックス・マルチスケール解析、金属熱処理プロセスのマルチフィジックス・マルチスケール解析において、不確かさを考慮した新規手法を開発する。同時に、非線形解析時の計算コスト低減による実用化を図るため、計算手法の改良について検討する。短繊維強化複合材料については、実用性に配慮した確率的ミクロ構造モデリング法を開発する。以上、すべて当初計画の通りである。

  • Development of Force Sinsible Surgery Simulator Aiming at Technology Transfer for Oral Implant Surgery

    2015.04
    -
    2018.03

    MEXT,JSPS, Grant-in-Aid for Scientific Research, Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research, Principal investigator

  • 確率的マルチスケール法の理論体系化と応用探索ならびに実用的システム開発

    2012.04
    -
    2016.03

    科研費基盤(B), Research grant, Principal investigator

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Works 【 Display / hide 】

  • 顎骨内部、３次元画像で再現　インプラント確実性向上

    TAKANO Naoki

    2008.08
    -
    Present
    , 

    Other, Single

  • 骨内部の荷重経路－主応力ベクトルの可視化でインプラントの影響が観察可能に

    TAKANO Naoki

    2007.08
    -
    Present
    , 

    Other, Joint

  • 海綿骨の高精度応力解析－マルチスケール理論により高品質シミュレーションを実現

    TAKANO Naoki

    2007.08
    -
    Present
    , 

    Other, Joint

  • 人工歯根治療を支援　ソフト開発　骨にかかる力解

    TAKANO Naoki

    2007.03
    -
    Present
    , 

    Other, Joint

  • 骨の強さ、より正確に

    TAKANO Naoki

    2006.06
    -
    Present
    , 

    Other, Single

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Awards 【 Display / hide 】

  • Computational Mechanics Award

    2023.10, 日本機械学会

    Type of Award： Award from Japanese society, conference, symposium, etc.

  • 日本計算工学会功績賞

    高野直樹, 2023.05, 日本計算工学会

    Type of Award： International academic award (Japan or overseas)

  • 日本計算工学会フェロー

    高野直樹, 2021.05, 日本計算工学会

    Type of Award： Other

  • 日本複合材料学会フェロー

    2017.01, 日本複合材料学会

    Type of Award： Other

  • 日本学術振興会審査委員表彰

    高野直樹, 2015.10, 日本学術振興会

    Type of Award： Other

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Courses Taught 【 Display / hide 】

  • PROJECT LABORATORY IN MECHANICAL ENGINEERING

    2025

  • MECHANICS AND NUMERICAL SIMULATION OF ADVANCED MATERIALS

    2025

  • INTRODUCTION TO MATERIALS SCIENCE

    2025

  • INDEPENDENT STUDY ON SCIENCE FOR OPEN AND ENVIRONMENTAL SYSTEMS

    2025

  • INDEPENDENT STUDY FOR EXCHANGE STUDENT B

    2025

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Social Activities 【 Display / hide 】

  • 関東CAE懇話会

    2014.11
    -
    Present

  • 京都市教育委員会京都こどもモノづくり事業推進委員会・至高の動くおもちゃグループ

    2007.07
    -
    2008.03

  • 京都市教育委員会京都こどもモノづくり事業推進委員会・モノづくり倶楽部グループ

    2007.07
    -
    2008.03

  • CAE懇話会

    2006.04
    -
    2008.03

  • 独立行政法人産業技術総合研究所「セラミック材を対象としたマルチスケールCAEの研究」

    2005.08
    -
    2008.03

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Memberships in Academic Societies 【 Display / hide 】

  • 日本機械学会

    　

  • 日本計算工学会

    　

  • 日本材料学会

    　

  • 日本複合材料学会

    　

  • International Association on Computational Mechanics (IACM)

    　

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Committee Experiences 【 Display / hide 】

  • 2025.04
    -
    2027.03

    代表会員, 日本機械学会

  • 2025.04
    -
    2027.03

    理事（企画理事）, 日本機械学会

  • 2025.04
    -
    2027.03

    代議員, 日本複合材料学会

  • 2023.08
    -
    Present

    委員, 日本機械学会年次大会企画委員会

  • 2023.04
    -
    Present

    委員, 日本機械学会計算力学技術者資格認定事業委員会

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