おすすめの材料シミュレーションソフトを比較！基礎知識やできること、選び方までをわかりやすく解説！

材料シミュレーションソフトは、試作や実験の前に、材料の性質を計算で見積もるための道具です。計算の手法によって、扱える材料や現象が大きく変わります。まず、できることと計算手法の違い、提供形態を押さえましょう。

材料シミュレーションソフトでできること

基本の用途は、新材料の物性予測です。合金の組織や熱処理条件の検討も、主な用途の1つです。高分子や樹脂の特性検討、電池や半導体の材料開発にも使われます。

実験条件を計算で絞り込めば、試作や実験の回数を減らせる可能性があります。ただし、製品形状の強度や熱の解析はCAEソフトの領域です。配合レシピの管理は、配合管理システムが担当します。

計算手法の種類

主な手法は3つです。第一原理計算は、電子の状態から物性を求めます。分子動力学は原子の動きを追う手法です。熱力学計算や組織シミュレーションは、合金の状態や組織の変化を調べます。

1つの製品がすべての手法を扱うとは限りません。量子力学と分子動力学を組み合わせる製品もあれば、合金に特化した製品もあります。CT画像から、微細構造の物性を計算する製品もあります。

提供形態と計算資源

材料の計算には、高い計算能力が必要です。自社のサーバーや高性能計算機で動かす製品のほか、クラウドで計算できる製品もあります。

クラウド型は、GPUなどの計算環境を自社で用意せずに使えるのが特徴です。操作の作りも異なり、GUIで操作する製品がある一方、Pythonで計算を組み立てる製品もあります。

編集部メモ：計算手法と得意な材料の組み合わせが、製品ごとに大きく異なる点が、この分野の特徴です。対象外の領域もあるため、扱う材料を最初に決めておくと選びやすくなります。

材料シミュレーションソフトを選ぶ際には、扱う材料と、計算で知りたい現象を先に整理することが重要です。この2点が合わない製品は、他の機能が充実していても使いにくくなります。次の4つの観点で整理しましょう。

扱う材料と対応する計算手法を決める

金属・合金か、高分子か、電池や半導体の材料かで、適した手法が変わります。合金の状態図や熱処理には熱力学計算、分子や結晶の物性には量子化学や第一原理計算が使われます。

材料に合わない手法の製品は、機能が豊富でも使えません。製品ごとの向かない用途も、公式の資料で確認しましょう。

計算するスケールを確認する

電子・原子の計算から、分子の集まり、材料の微細構造まで、扱えるスケールは製品によって異なります。

複数のスケールをつなぐ製品は、現象の理解に役立ちます。ただし、必要なモジュールの選定や、計算手順の設計も必要です。

操作画面と計算手順の作りやすさを見る

計算モデルの作成から結果の表示までを、1つの画面で行える製品があります。複数のソルバを1つのGUIで使える製品や、計算手順をワークフローとして再利用できる製品が該当します。

一方、プログラミングで操作する製品もあるため、社内にPythonを扱える人がいるかの確認が必要です。

計算資源と価格体系を比べる

計算は、自社のPCやサーバー、高性能計算機、クラウドのどれで回すかを決めます。クラウドを使える製品なら、GPUを自社で用意せずに済みます。

価格は、年間ライセンスか永久ライセンスか、追加モジュールが別売かを確認しましょう。価格を公開している製品は少なく、多くは問い合わせが必要です。

製品を並べるときは、同じ物差しを当てる必要があります。材料シミュレーションソフトで見る項目は、次の5つです。互いに関連するので、まず表で全体像をつかみましょう。

対応する計算手法

どの手法で計算できるかを比べる項目です。量子化学や第一原理計算は電子の状態を、分子動力学は原子の動きを扱います。

合金の状態図や析出を扱う熱力学計算は、別の手法です。1つの製品で複数の手法をつなげられるかも、確認する点になります。

得意とする材料

製品が想定している材料の種類を比べる項目です。金属・合金、高分子・樹脂、セラミックス、電池や半導体の材料、有機分子などで、得意な製品が分かれます。

同じ材料でも、知りたい現象が組織なのか、電子状態なのかで、適した手法は異なります。公式の事例や資料で、近い用途があるかを見ましょう。

操作画面と計算手順の作りやすさ

モデルの作成、計算の設定、結果の表示を、どの画面で行えるかを比べる項目です。GUIで進められる製品は、計算の専門家以外にも使いやすくなります。

計算手順を保存して再利用できるか、Pythonなどから自動化できるかも、比較の対象です。日本語のチュートリアルや講習会があるかも、立ち上がりの早さに影響します。

計算資源（クラウド・高性能計算機）への対応

計算を動かす環境への対応を比べる項目です。ローカルのPC、社内のサーバー、高性能計算機、クラウドのどれに対応するかを見ます。

ジョブ管理ソフトとの連携や、GPUの利用可否も確認が必要です。製品ページに記載がない場合は、導入前に問い合わせて確かめましょう。

価格の公開状況

価格表を公開しているか、問い合わせが必要かを比べる項目です。年間ライセンスと永久ライセンスの別や、保守費の扱いも見ます。

基本の製品に、計算手法ごとのモジュールを追加する構成の製品もあります。必要なモジュールを含めた総額で、見積もりをそろえましょう。

比較項目のどこに重点を置くかは、自社の材料と体制で変わります。企業の特徴ごとに、確認する順番を整理しました。自社に近いものから読んでください。

価格を確認して小さく始めたい企業

専任の計算担当者が少なく、導入費を事前に見積もりたい企業です。価格を公開する製品が候補です。Winmostar、Advance/NanoLabo、CONFLEXが該当します。

各製品には、機能やソルバの範囲に条件があるため、事前の確認が必要です。Winmostarは計算を外部のソルバで行い、CONFLEXのBasic版は機能が限られます。NanoLaboは、同社の第一原理計算ソフトが別ライセンスです。

合金の状態図や熱処理を検討する金属系の企業

鉄鋼やアルミ、ニッケル合金などの組織や熱処理を検討する企業です。Thermo-Calc、JMatPro、Pandat、MatCalcが候補になります。

析出物の成長や拡散を扱うには、追加のモジュールが要る製品があります。JMatProの動作環境はWindowsです。Pandatも、国内代理店が案内する動作環境はWindows 11です。

高分子・樹脂・複合材料を扱う企業

分子レベルから材料の物性を予測したい企業です。スケールをまたぐ計算を扱う製品を、次に挙げます。J-OCTA、Simcenter Culgi、Scienomics MAPS、MedeAが候補です。

Culgiは日本語の製品ページが自動翻訳で、詳しい資料は英語です。MAPSとMedeAは、目的に合わせたモジュールの選定が要ります。J-OCTAはクラウドへの対応が製品ページに明記されていません。

電池・半導体・新材料を原子レベルで評価する企業

界面や電子状態、微細構造から物性を評価したい企業です。QuantumATK、Matlantis、GeoDictが候補です。Advance/NeuralMDも該当します。

Matlantisはクラウドの専用テナントで提供され、Pythonで操作します。GeoDictは微細構造のスケールが対象で、原子・分子の計算は扱いません。NeuralMDは、力場を作るための第一原理計算が先に要ります。

分子・溶媒・触媒の計算を中心にする企業

溶媒の物性推算や、触媒の分子設計を行う企業です。量子化学では、Gaussian 16、Q-Chem、BIOVIA TURBOMOLEが候補です。溶媒の物性推算では、BIOVIA COSMOthermも選択肢に入ります。分子動力学も組み合わせるなら、Schrödinger MS Maestroが候補です。

Gaussian 16のGUIであるGaussViewは別製品です。Q-Chemは、Intel CPU搭載のmacOSで最新版を使えません。COSMOthermは、非圧縮性の液体が対象です。

費用は、ライセンスの種類、追加モジュール、保守・サポートの範囲で変わります。製品ページのある20製品のうち、2026年時点で公式サイトに金額を確認できたのは4製品です。残りの16製品は、問い合わせや見積もり依頼で確認する必要があります。

総額は、必要な計算手法のモジュールや、クラウドなどの計算環境、サポートの範囲で変わります。ライセンス料に加えて、2年目以降の保守費と計算資源の費用を分けて見積もりを依頼してください。公式サイトの価格が外貨建ての製品は、ここでは数えていません。

製品データとして数値化できる4項目を、製造業適合性スコアで横並びにしました。品質管理・工程管理・原価管理・中小適合の4つを、5段階で評価しています。並びは中小適合の高い順で、同点は残りの評価軸の順に比べました。

ここからは表に挙げた20製品を、順位の並びのまま見ていきます。強みだけでなく、向かないケースもあわせて示しました。自社の材料と計算したい現象に照らして読み進めてください。

Winmostar

量子化学・第一原理・分子動力学のソフトを、1つのGUIで扱える統合ソフトです。民間企業向けの価格表を公開しており、無償版・学生版・トライアルもあります。毎月のアップデートと、90種以上のチュートリアルが特徴です。

計算は、外部のソルバが行います。GAMESSやQuantum ESPRESSO、LAMMPSなどが該当し、サポートは有償です。民間企業向けは年間使用権で、永久使用権は研究機関・教育機関に限られます。

Advance/NanoLabo

第一原理計算と分子動力学を、モデリングから可視化まで1つのGUIで扱う国産ソフトです。企業向けの年間・買取ライセンスの価格を公開しています。ChatGPTを使い、自然言語でモデルを作る機能が特徴です。

同社の第一原理計算ソフトAdvance/PHASEは、別ライセンスが要ります。Intel CPUのMacはVer. 3.1でサポートが終わりました。合金の状態図や熱処理の計算には向きません。

CONFLEX

柔軟な分子の配座を網羅的に探索し、分子性結晶の構造も探せる国産ソフトです。企業・官公庁・教育機関別の価格表を公開し、年間ライセンスと永久ライセンスを選べます。

結晶構造探索や結晶表面解析、Gaussianの呼び出し、溶媒効果は、Pro版の機能です。シングルコア版は並列計算に対応しません。無機結晶や金属の電子状態の計算には向きません。

J-OCTA

高分子・複合材料向けのソフトです。量子計算から分子動力学、粗視化、連続体までを、同じプラットフォームでつなげます。MI-Suiteでは、機械学習による物性予測も可能です。無料トライアルがあります。

価格は公開されておらず、導入費は問い合わせるまで分かりません。クラウドや高性能計算機への対応は製品ページに明記がなく、導入前の確認が必要です。合金の状態図の計算には向きません。

JMatPro

鉄鋼やアルミ、ニッケル合金の相平衡から機械的性質、熱物性、相変態までを、1つのソフトで計算します。鉄鋼のTTT・CCT曲線など、実務で使う物性に焦点を当てているのが特徴です。デモ版があります。

動作環境はWindowsで、Linuxでは計算できません。APIや最適化ツールMPOは別の製品で、組み込みには追加の導入が要ります。価格は見積もり依頼で確認します。高分子や有機分子は扱いません。

Matlantis

96元素に対応した学習済みAIモデルを使う、クラウドの計算環境です。教師データなしで、DFT相当の精度の計算を始められます。結晶・表面・界面・アモルファスを扱え、GPUを自社で用意する必要はありません。

提供形態はクラウドの専用テナントで、Jupyter NotebookとPythonで操作します。オンプレミス型や、GUIだけでの操作には向きません。料金はパッケージプランごとの提案で、問い合わせが要ります。

Pandat

多元系の状態図計算と最適化が標準で付きます。析出・拡散・凝固・フェーズフィールドを、同じ作業画面で切り替えて使えます。Global minimizationの標準装備が特徴です。デモ版もあります。

拡散や凝固、フェーズフィールドのモジュールは別売です。国内代理店が案内する動作環境はWindows 11で、LinuxやmacOSでは計算できません。価格は公開されていません。

MatCalc

合金の析出物について、核生成から成長、粗大化までを時間変化として計算します。回復・再結晶・粒成長も扱えるため、熱処理による強度の変化を予測しやすくなります。対応OSは、Windows・Linux・macOSです。

価格は公開されておらず、ライセンス種別とデータベースの組み合わせを問い合わせて決めます。2年目以降は、ライセンス料の20%の年間保守が必要です。高分子や有機材料は扱いません。

Advance/NeuralMD

第一原理計算の結果から力場を作り、分子動力学を高精度で計算するソフトです。第一原理計算より大きな系を扱えます。既存の力場がない材料にも使える点が特徴です。企業向けの価格を公開し、1か月間の無料トライアルがあります。

力場の作成には、教師データとなる第一原理計算が先に必要です。同社が改修したQuantum ESPRESSOを使います。GPUを使えるPro版は、Windowsでは使えません。

Gaussian 16

分子の電子状態から、反応やスペクトルまでを計算する量子化学プログラムです。すべての版に全機能が含まれます。ONIOMによるQM:MM計算や、周期境界条件の計算にも対応している点が特徴です。国内の販売代理店が、日本語のマニュアルや講習会を用意しています。

GUIのGaussViewは別製品です。周期境界条件の計算は、HFとDFTのエネルギー・勾配に限られます。金属やセラミックスなど固体材料の計算には向きません。

Q-Chem

200以上の汎関数と、結合クラスター法・多参照法が特徴の量子化学パッケージです。励起状態や、IR・ラマン・NMRなどのスペクトルの計算にも対応します。Linux・macOS・Windowsで動き、AWS上のQ-Cloudも使えます。

Intel CPU搭載のmacOSは、Q-Chem 6.3以降でサポート対象外です。価格は公開されておらず、見積もりを依頼します。1か月間の無料デモがあります。

Thermo-Calc

CALPHAD法で合金の相平衡と物性を計算します。相図やScheil凝固の計算が標準で付き、40以上のデータベースから材料系に合うものを選べます。TC-Pythonで、計算を自作のプログラムに組み込める点も特徴です。

析出物の成長や偏析の均質化など、時間変化の計算には、拡散・析出の追加モジュールが要ります。高分子や有機分子、原子・電子レベルの計算には向きません。価格は公開されていません。

QuantumATK

第一原理（DFT）から半経験的手法、古典力場、機械学習力場までを、1つの環境で使い分けるソフトです。非平衡グリーン関数法で、界面や電子デバイスを計算できます。半導体のプロセス・デバイス検討にも使えます。

評価版ライセンスは、セミコンダクター用とマテリアル・アカデミック用の2種類です。価格は公開されておらず、問い合わせが必要です。合金の状態図や熱処理の計算には向きません。

MedeA

VASPやLAMMPSなどの計算プログラムを、統一したGUIで使える統合システムです。固体と、流体・高分子の両方の物性を評価できます。Grid EngineやSLURMなどと連携し、社内の計算機でハイスループット計算を回せます。

基本環境に、計算プログラムや物性ツールを組み合わせる方式のため、モジュールの選定が必要です。日本では株式会社モルシスが販売し、価格は問い合わせで確認します。

Schrödinger MS Maestro

量子力学・分子動力学・分子力学の計算と機械学習を、同じ画面で扱う材料モデリング環境です。構造ビルダーと設定済みのワークフローがあります。AIプロンプトで、複数ステップの計算手順も組み立てられます。

量子力学計算のMS Jaguarや、分子動力学のMS Desmondは、別製品です。必要な計算に合わせて、構成を選びます。価格は公開されていません。小さく導入したい企業には向きません。

BIOVIA COSMOtherm

量子化学計算の結果とCOSMO-RS法で、液体の溶解度や相平衡、蒸気圧を推算するソフトです。実測値のない化合物にも使えます。GUIとコマンドラインの両方があり、バッチ処理にも組み込めます。

対象は、臨界点より十分低い非圧縮性の液体です。高分子は、小分子の溶媒としてのみ扱えます。高分子材料そのものの物性や、固体材料の電子状態の計算には向きません。

GeoDict

CT画像から作った微細構造で、電池やフィルター、複合材料の物性を計算するソフトです。GeoDict Cloudを使えば、HPCを自社で持たずに大規模な計算ができます。トライアルライセンスがあります。

対象は、多孔質・繊維・粒子などの微細構造のスケールで、原子・分子レベルの計算は扱いません。日本では販売パートナーのSCSKへ問い合わせます。価格は公開されていません。

Scienomics MAPS

量子化学からメソスケールまでの計算を、統一した操作で扱う計算基盤です。外部の計算プログラムとの連携を軸にしており、他のソフトで行った計算の出力ファイルも読み込めます。トライアルの申込みがあります。

基本環境に分野別のパッケージを追加する構成で、使いたい手法に合わせた選定が必要です。日本では株式会社モルシスがSciMAPSとして販売し、価格は公開されていません。

Simcenter Culgi

量子化学から分子動力学、粗視化、フェーズフィールドまでを、1つのソフトで扱うプラットフォームです。力場や粗視化を自動で作る機能が、メソスケール計算の準備の手間を減らします。高分子膜や接着剤などの応用例が示されています。

日本語の製品ページは自動翻訳で、詳しい情報は英語の資料での確認が必要です。価格は公開されていません。日本語の資料だけで検討したい企業には向きません。

BIOVIA TURBOMOLE

分子から固体までを速く計算する量子化学プログラムです。高速なDFTと、結合クラスター法などの高精度な手法を、1つのプログラムで使える点が特徴です。IR・ラマン・UV-Visなどのスペクトルも計算できます。

公式ページに記載の機能は量子化学計算で、高分子や液体の大規模な分子動力学には、別のソフトが必要です。国内ではモルシスが販売し、価格は問い合わせで確認します。

材料シミュレーションソフトで、継続して使える無償の製品は限られます。20製品のうち、無料のトライアル・デモ・評価版の案内があるのは11製品です。無償版の案内を確認できたのは、Winmostarの1製品です。

材料シミュレーションソフトの比較は、5つの項目で整理すると進めやすくなります。対応する計算手法と得意とする材料、操作画面と計算手順の作りやすさです。計算資源への対応と、価格の公開状況も加えた5つです。

まず、扱う材料と、計算で知りたい現象を書き出しましょう。合金の組織、高分子の物性、電池や半導体の界面のどれかで、候補は大きく変わります。次に、モジュールや計算環境、保守を含めた構成で、見積もりを比べてください。金額を公式サイトで確認できたのは20製品のうち4製品で、残りは問い合わせが必要です。製品はカテゴリページも参考にしてください。