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所属 |
大学院理工学研究科 物質科学専攻 材料理工学コース |
職務経歴（学内） 【 表示 ／ 非表示 】
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2016年04月-継続中
秋田大学 大学院理工学研究科 物質科学専攻 材料理工学コース 教授
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2015年04月-2016年03月
秋田大学 大学院工学資源学研究科 材料工学専攻 教授
学会（学術団体）・委員会 【 表示 ／ 非表示 】
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2021年04月-継続中
日本国
日本溶接協会
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2013年04月-継続中
日本国
日本塑性加工学会
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2013年04月-継続中
日本国
日本鉄鋼協会
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2005年04月-継続中
日本国
溶接学会
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2000年04月-継続中
日本国
日本鋳造工学会
研究等業績 【 表示 ／ 非表示 】
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A material constants estimation method for efficient elastic–plastic–creep simulation of aluminum alloys by effective utilization of stored test data
Ken-ichi Ohguchi, Katsuhiko Sasaki, Kohei Fukuchi, Yorimasa Tsubota, Takuro Mita, Wataru Nagai, Kouji Ohsato and Nobuaki Shinya
Mechanics of Time-Dependent Materials ( Springer Nature ) 26 ( 4 ) 2022年11月 [査読有り]
研究論文（学術雑誌） 国内共著
アルミニウム合金製の自動車エンジン部品の耐疲労性は，弾・塑性・クリープ有限要素解析（FEA）を実行して評価する必要がある。そのためには，引張試験に加えて，長時間におよぶクリープ試験を実施してFEA用の材料定数を決定しなければならない。しかし，長時間におよぶ試験の実施は，製品開発において大きな障害となる。そこで，アルミニウム合金製自動車部品の性能評価試験などの結果を解析して，クリープ試験を行わずに弾・塑性・クリープFEA用の材料定数を導出することを試みた。その結果，この方法により導出した材料定数を用いれば，熱負荷と機械負荷を同時に受ける疲労負荷のシミュレーションが可能であることが判明した。
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塑性・クリープ分離ひずみ解析によるアルミニウム合金の高温低サイクル疲労寿命評価
福地 孝平, 大口 健一, 佐々木克彦，坪田頼昌，三田拓朗，永井航，大里浩仁，新矢伸昭
日本機械学会論文集 ( 日本機械学会 ) 2021年02月 [査読有り]
研究論文（学術雑誌） 国内共著
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銅はんだ接合体のせん断試験FEAによるCu/Sn系IMCsの材料非線形性の評価
黒沢憲吾 , 大口健一 , 福地孝平 , 瀧田敦子
溶接学会論文集 ( 一般社団法人 溶接学会 ) 38 ( 4 ) 429 - 437 2020年12月 [査読有り]
研究論文（学術雑誌） 国内共著
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AlN-WCセラミックスの合成と機械的性質
関根崇, 仁野章弘, 菅原靖, 杉山重彰, 大口健一, 泰松斉
粉体および粉末冶金 ( 一般社団法人粉体粉末冶金協会 ) 67 ( 10 ) 581 - 587 2020年10月 [査読有り]
研究論文（学術雑誌） 単著
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Fatigue life estimation of SAC solder based on inelastic strain analysis using stepped ramp wave loading
K. OHGUCHI, K. SASAKI, Y. YUZE, K. FUKUCHI
Mechanical Engineering Journal 6 ( 5 ) 1 - 11 2019年08月 [査読有り]
研究論文（学術雑誌） 国内共著
◆原著論文【 表示 ／ 非表示 】
産業財産権 【 表示 ／ 非表示 】
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複合Ｃｕ材、これを含む電子部品または実装基板、電子部品実装基板、複合Ｃｕ材の製造方法、および、接合体の製造方法
特許
特願 特願2020-148313
出願日： 2020年09月03日
大口健一，福地孝平，高橋知也，大森誉之，荒川明，黒沢憲吾
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弾・塑性・クリープ特性の迅速評価方法
特許
特願 特願2007-46689 特開 特開2008-209262 特許 特許第4899058号
出願日： 2007年02月27日
公開日： 2008年09月11日
大口健一
科研費（文科省・学振）獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】
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低消費エネルギ型銅-スズTLP接合部の経時変化構成モデリングによる高信頼化
基盤研究(C)
研究期間: 2024年04月 - 2027年03月 代表者: 大口健一
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初晶SnとIMCを強度構成部材とした高精度FEAによる微細はんだ接合法の開発
基盤研究(C)
研究期間: 2018年04月 - 2021年03月
高密度実装に伴い微細化したはんだ接続部には，従来よりも厳しい負荷が作用する．さらに微細はんだ接続部では，電極・配線との界面に在る金属間化合物(IMC)が強度を低下させる．このような状況で，微細はんだ接続部の強度信頼性を確保するには，新発想による接合技術の開発が不可欠となる．そこで本研究では，有限要素解析(FEA)による数値実験に基づき，IMCの存在による微細はんだ接続部の強度の低下を，微細はんだ中の初晶Snの方位を最適化して補うことを検討する．同時に，IMCの形状を変えて微細はんだ接続部を強化することも検討する．そのために数値実験の前には，初晶Snの方位と変形特性の関係，およびIMCの変形特性を明らかにする．これらの検討結果に基づき，微細はんだ接続部の強度を確保する上でマイナスとなるIMCの存在をプラスに変え，初晶SnとIMCを強度構成部材とみなす新たな微細はんだ接合技術の提案を目指す．
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微細はんだ接続部のクリープ・ラチェット挙動解析による品質保証HALT法の開発
基盤研究(C)
研究期間: 2014年04月 - 2017年03月
微細はんだ接続部のFEAを金属間化合物(IMCs)の存在を考慮して実行するために，IMCsの引張応力-ひずみ曲線を導出する方法を提案した．また，HALTで生じるはんだ接続部の変形を効率的に評価する方法についても検討している．
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応力緩和モニタリングによる電子実装基板用インデンテーションクリープ法の高精度化
基盤研究(C)
研究期間: 2010年04月 - 2013年03月
圧子を押込み，その深さを保持した際に生じる応力緩和挙動を観測することで，インデンテーションクリープ法に適した応力の算出基準について考察し，圧子押込み・深さ保持試験を提案した．
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階段マイクロインデンテーションによる電解めっき銅箔の弾・塑性・クリープマッピング
基盤研究(C)
研究期間: 2007年04月 - 2009年03月
電解めっき銅箔の弾・塑性・クリープ特性を詳細に調査すると共に，階段負荷試験で金属材料の弾・塑性・クリープ特性を評価する方法も開発した．また，この方法をインデンテーションに適用する方法についても検討した ．
その他競争的資金獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】
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PSO法によるアルミニウム合金の 弾・塑性・クリープ構成則と高温 疲労損傷則の同時高精度化
提供機関: 軽金属奨学会 軽金属奨学会 教育研究資金・研究補助金
研究期間： 2023年04月 - 2024年03月 代表者: 大口健一
資金支給機関区分：その他
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塑性・クリープ分離破面解析法の開発と弾・塑性・クリープFEAの精度検証への応用
提供機関: 天田財団 天田財団 一般研究開発助成
研究期間： 2017年09月 - 2020年03月 代表者: 大口健一
資金支給機関区分：その他
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熱・接触・構造の連成による鋳鋼品製造時の熱変形FEM解析ー熱変形に対する砂型の力学特性と鋳鋼のクリープ変形の影響ー
提供機関: 日本鋳造工学会 日本鋳造工学会若手研究奨励基金
研究期間： 2010年04月 - 2011年03月 代表者: 大口健一
資金支給機関区分：その他
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階段負荷によるひずみ解析と繰返し粘塑性構成モデルの高精度化
提供機関: 天田金属加工機械技術振興財団 天田金属加工機械技術振興財団 助成事業
研究期間： 2009年09月 - 2012年03月 代表者: 大口健一
資金支給機関区分：その他
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マイクロシェアバンド形成様式の数理学的モデルを用いた粘塑性構成モデルに関する研究
提供機関: 財団法人 日本科学協会 笹川科学研究助成
研究期間： 1998年04月 - 1999年02月 代表者: 大口健一
資金支給機関区分：その他
受託研究受入実績 【 表示 ／ 非表示 】
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鉛フリーはんだ材料の粘塑性変形の研究
提供機関: 日本電気株式会社 一般受託研究
研究期間：
2000年08月-2001年03月代表者: 大口健一
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鉛フリーはんだ材料の粘塑性変形の研究
提供機関: 日本電気株式会社 一般受託研究
研究期間：
1999年07月-2000年03月代表者: 大口健一
受託事業受入実績 【 表示 ／ 非表示 】
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技術イノベーション創出・活用促進事業（産学官連携ブースター事業）「次世代パワー半導体の低コスト・低消費エネルギ実装向け銅配線・電極材の製造技術開発」
提供機関: 秋田県
契約期間： 2023年07月05日 - 2024年02月29日 代表者: 大口健一
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研究成果最適展開支援プログラムフィージビリティスタディ【ＦＳ】ステージ探索タイプ
提供機関: 独立行政法人科学技術振興機構
契約期間： 2011年12月01日 - 2012年07月31日 代表者: 大口健一
共同研究実施実績 【 表示 ／ 非表示 】
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ピストン用アルミニウム合金およびアルマイトの実使用状態を考慮した寿命評価に関する研究
提供機関: いすゞ自動車株式会社，国立大学法人北海道大学 民間企業 国内共同研究
研究期間： 2023年04月 - 2024年03月 代表者: 大口健一
連携研究者：福地孝平
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次世代パワー半導体の低コスト・低消費エネルギ実装向け銅配線・電極材の製造技術開発
提供機関: 秋田県産業技術センター，東電化工業株式会社 地方自治体 国内共同研究
研究期間： 2023年04月 - 2024年03月 代表者: 大口健一
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ピストン用アルミニウム合金およびアルマイト合金の実使用状態を考慮したモデル開発に関する研究
提供機関: いすゞ自動車株式会社，国立大学法人北海道大学 民間企業 国内共同研究
研究期間： 2022年04月 - 2023年03月 代表者: 大口健一
連携研究者：福地孝平
①ピストン用アルミニウム合金の高精度疲労寿命予測式を提案し，それとFEAを組み合わせた，寿命予測技術を開発する．
②アルミニウム合金を陽極酸化処理して生成させたアルマイト層の強度評価法を開発し，その高温強度を調査する． -
表面処理材表面層の引張特性評価法の開発
提供機関: 秋田県産業技術センター 地方自治体 国内共同研究
研究期間： 2022年04月 - 2023年03月 代表者: 大口健一
連携研究者：福地孝平，荒川明，長﨑光希，中野貴斗，林部永遠，渡辺匠，石田昂洋，梶竜輝，鬼頭勇真，工藤颯馬，立花和大
表面にアルマイト処理層を有するアルミニウム(Al)合金、および、Cu3Sn層を有する銅(Cu)線を試験材料として、その引張試験結果から表面層（アルマイト層、Cu3Sn層）の引張特性を明らかにすることを試みる。また、この手法を応用して、単体では作製できないアルマイト層の熱特性を明らかにすることも試みる。そのために、以下のことを行う。
(1) 表面処理層を有する金属試験片の断面構造の調査
a．X線CTによる断面解析
b．試験片断面の画像解析
(2) 表面処理層を有する金属試験片の引張試験
a．引張試験(室温)
b．引張試験(高温)
(3) 表面処理層の引張特性評価
a．応力・ひずみデータ解析
b．表面処理層の引張特性評価
(4) 表面処理層の熱特性評価
a．熱伝導率測定試験
b．線膨張係数測定試験
c．表面処理層の熱特性評価 -
金属間化合物の高温時の物性測定に関する研究
提供機関: パナソニック株式会社 民間企業 国内共同研究
研究期間： 2021年07月 - 2022年02月 代表者: 大口健一
連携研究者：福地孝平
Cu₃Sn接合構造体の疲労寿命予測法の確立を目的として，以下の事柄に取り組む。
・Cu₃Sn接合体の疲労試験結果に基づく疲労寿命予測式の導出
・Cu₃Sn接合体の有限要素解析(FEA)
・FEAで得た応力・ひずみ情報に基づくCu₃Sn接合体の疲労寿命の予測
寄附金・講座・研究部門 【 表示 ／ 非表示 】
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大口健一 研究助成（三井金属）
寄附者名称：三井金属株式会社 2008年01月
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大口健一研究助成金
寄附者名称：大平洋特殊鋳造株式会社 2007年04月
学会等発表 【 表示 ／ 非表示 】
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微小SACはんだ試験片における初晶Snの分布形態と強度の関係
大口健一，渡辺匠，福地孝平，黒沢憲吾
日本機械学会 2023年度 年次大会 (東京都立大学（南大沢キャンパス）) 2023年09月 - 2023年09月 日本機械学会
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An Efficient Parameter Estimation Method for Elastic-Plastic-Creep Simulation of Aluminum Alloys
Ken-ichi Ohguchi, Katsuhiko Sasaki, Kohei Fukuchi, Yorimasa Tsubota, Takuro Mita, Wataru Nagai, Kouji Ohsato, Nobuaki Shinya
WCCM-APCOM 2022 (Yokohama, Japan Virtual) 2022年07月 - 2022年08月 International Association for Computational Mechanics (IACM) and The Japan Society for Computational Engineering and Science (JSCES)
Automotive engine components made of aluminum alloys are often subjected to loading in a high-temperature range that exceeds 1/2 of the melting temperature Tm of aluminum alloys. Therefore, the strength reliability of the aluminum alloy components should be evaluated by conducting elastic-plastic-creep finite element analysis (FEA). However, in fact, elastic-plastic FEAs have been conducted for the evaluation to avoid long-term product development time, because the elastic-plastic-creep FEA requires long-time creep tests under at least three stress levels at several temperatures to determine material constants. This is not a favorable situation to ensure the strength reliability of the aluminum alloy engine components. In this study, we propose an estimation method for the material constants used in a creep model for an aluminum alloy without conducting any creep test. The method utilizes stored heat cycle test data that are closely related to the strength reliability evaluation for aluminum-alloy engine components. The research and development departments of car companies often have stored a lot of test data related to practical use even though they do not have enough time to carry out creep tests. In addition, we introduce the “plasticity-creep separation method” [1], [2] which employs the estimated creep material constants to obtain time-independent stress-elastoplastic strain relations. Using these relations, the material constants for the plastic model considering the kinematic hardening can be estimated systematically. The elastic-plastic-creep simulations of time and temperature dependent cyclic deformations of the aluminum alloy are conducted using the estimated material constants. The simulations successfully predict both the time and temperature dependent deformations.
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複合材料型銅線試験片によるCu3Snの繰返し変形特性評価
大口 健一，福地 孝平，黒沢 憲吾，古澤 彰男
日本機械学会2021年度年次大会 (千葉市（オンライン）) 2021年09月 - 2021年09月 日本機械学会
次世代パワー半導体を金属間化合物のCu3Snで接合する技術の開発が進められている。その実現のためには，繰返し負荷下でのCu3Snの変形特性を明らかにする必要がある。本研究では，直径0.5mmの銅線の周囲にCu3Sn層をもつ試験片ともたない試験片を用意し，これらの引張・圧縮繰返し負荷試験を実施することで，Cu3Snの繰返し変形特性を調査した。すなわち，これら2種類の銅線試験片の応力－ひずみ曲線を複合則に適用することで，繰返し負荷下でのCu3Snの応力－ひずみ曲線の導出を試みた。
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微小SACはんだの引張強さに対する初晶Snの形状と分布形態の影響
大口健一，菅絢一郎，福地孝平，黒沢憲吾，瀧田敦子
日本機械学会M&M2019材料力学カンファレンス (福岡市) 2019年11月 - 2019年11月 日本機械学会 材料力学部門
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HALT を模擬した負荷下で2 軸ラチェット変形を示す銅－はんだ接合体の疲労寿命評価
大口 健一，佐々木克彦，富沢祐介，越前谷大介，安藤順昭
日本機械学会2018年度年次大会 (大阪府吹田市) 2018年09月 - 2018年09月 日本機械学会
担当授業科目（学内） 【 表示 ／ 非表示 】
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2021年04月-2021年12月
インターンシップⅠ
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2020年06月-継続中
材料の世界
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2019年10月-継続中
技術者倫理
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2017年04月-継続中
材料評価学
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2015年12月-継続中
物質科学概論
教育活動に関する受賞 【 表示 ／ 非表示 】
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2023年度日本塑性加工学会東北・北海道支部若手研究発表会 優秀ポスター発表賞
2023年12月 日本塑性加工学会東北・北海道支部
受賞者： 渡辺 匠 -
2021年度日本塑性加工学会東北・北海道支部若手研究発表会 優秀ポスター発表賞
2021年12月 日本塑性加工学会東北・北海道支部
受賞者： 林部 永遠 2021年度日本塑性加工学会東北・北海道支部若手研究発表会で上記学生が発表した「粒子群最適化法によるアルミニウム合金のLCF寿命評価式の導出とそのTMF寿命評価への適用」が優秀ポスター発表賞に値すると認められ，受賞に至った。
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日本機械学会 機械材料・材料加工部門選定 若手優秀講演フェロー賞
2020年09月 日本機械学会
受賞者： 菅 絢一郎 日本機械学会 2019年度年次大会において発表した講演論文「引張強さにばらつきを示す微小SAC はんだ試験片内部における初晶Snの形状と分布形態」が，機械材料・材料加工部門の選定による「若手優秀講演フェロー賞」を受賞することとなり，日本機械学会2020年度年次大会（名古屋大学での開催予定がオンライン開催に変更）で表彰された。受賞理由は，以下の通りである。
【授賞理由】
当該講演は，微小SACはんだ試験片の引張試験と引張・ひずみ保持試験後に，試験片内部の初晶Snの形状と分布形態を詳細に調査し，それらが微小SACはんだの引張強さと耐クリープ性に対して，どのような影響を及ぼすのかを明らかにしたものである。その成果は，微細はんだ接続部の高強度化につながるものであり，若手優秀講演フェロー賞に十分に値するものである。 -
日本機械学会機械材料・材料加工部門(M&P部門) 部門一般表彰「奨励講演論文部門」
2018年01月 日本機械学会
受賞者： 岩脇 将隆 引張応力が重畳された繰返しねじりを受ける銅－はんだ接合体の弾・塑性・クリープ有限要素解析
日本機械学会 2017年度年次大会における表彰者らの論文番号S0410205「引張応力が重畳された繰返しねじりを受ける銅－はんだ接合体の弾・塑性・クリープ有限要素解析」なる題目の講演は、ユーザーサブルーチンプログラムを作成することで、独自の弾・塑性・クリープ構成モデルを汎用FEAソフトに組込み、引張応力が重畳された繰返しねじりを受ける銅－はんだ接合体の変形解析を実行したものである。そして、解析結果と実験結果を比較することで、多軸負荷下でのはんだ接続部の変形挙動の記述能力を検証し、今後構成モデルを如何に改良すべきかを示している。以上のようにこの研究は、新規性、実用性、発展性の観点から、当該分野の学術・技術の進歩発展に寄与することが大いに期待され、機械材料・材料加工部門の部門一般表彰（奨励講演論文部門）を授与するに相応しい。
学会・委員会等活動 【 表示 ／ 非表示 】
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日本鋳造工学会
2024年04月-2026年03月東北支部代議員
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日本機械学会
2024年03月-2025年02月東北支部商議員
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日本塑性加工学会
2023年05月-2025年05月東北・北海道支部 支部長
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日本金属学会
2023年04月-2025年03月東北支部理事
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日本溶接協会
2022年04月-2022年09月第67回全国溶接技術競技会・立会人
学外の社会活動（高大・地域連携等） 【 表示 ／ 非表示 】
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大学コンソーシアムあきた 高大連携授業
大学コンソーシアムあきた 高大連携授業 高大連携授業 高校生のための材料理工学への誘い
2023年06月 -
第68回秋田県溶接技術競技会 審査委員会 委員
一般社団法人 秋田県溶接協会 第68回秋田県溶接技術競技会
2023年01月-2023年05月 -
大学コンソーシアムあきた 高大連携授業
大学コンソーシアムあきた 高大連携授業 高校生のための材料理工学への誘い
2022年06月 -
一般社団法人日本溶接協会 東北地区溶接技術検定委員会 委員・評価員
一般社団法人日本溶接協会
2021年03月-継続中一般社団法人 日本溶接協会が実施する溶接技術技能評価試験の立会監督について，学識経験者の立場で意見，審議及び評価を行う。