Höchste Auszeichnung für an der Montanuniversität betriebene Spitzenforschung: Univ.-Prof. Helmut Clemens, Leiter des Departments Metallkunde und Werkstoffprüfung, gewinnt den renommierten Honda Preis 2014. Ausschlaggebend für die Zuerkennung war Clemens’ “hervorragender Beitrag und seine außergewöhnliche Leistung in der Entwicklung von intermetallischen Titanaluminiden, den sogenannten γ-TiAl-Legierungen, die eine innovative Klasse von Hochtemperatur-Leichtbauwerkstoffen darstellen”, gab die in Tokyo ansässige Honda Foundation bekannt.

“Als einer der international anerkanntesten Experten auf dem Forschungsfeld der Titanaluminide widmet sich Clemens seit mehr als zwei Jahrzehnten der

Erforschung intermetallischer γ-TiAl-Legierungen”, wird die Preisvergabe weiter begründet. “Diese Legierungen und die mit ihnen verbundene Prozesstechnologie sind wichtige Bestandteile der nächsten Generation von hochentwickelten, emissions- und verbrauchsarmen Verbrennungsmotoren. Clemens’ Arbeit auf diesem Forschungsfeld hat signifikant dazu beigetragen, dass diese Legierungen nun als essenzielle Konstruktionswerkstoffe zur Herstellung von Luftstrahltriebwerken und Fahrzeugmotoren der nächsten Generation dienen.”

Der Honda Preis, der auch als der Nobelpreis für Technologie bezeichnet wird, gilt weltweit als einer der angesehensten Wissenschaftspreise. Er wurde 1980 ins Leben gerufen und wird jährlich an eine Gruppe oder eine Einzelperson verliehen, um deren Leistung in der Kategorie “Eco- Technologie” auszuzeichnen. Die preiswürdigen wissenschaftlichen Erkenntnisse sollen das Potenzial aufweisen, nachhaltig zu einer positiven Veränderung der Gesellschaft beizutragen. Die Verleihung findet am 17. November 2014 im Imperial Hotel in Tokyo statt. Eine Liste der bisherigen Preisträger findet sich hier.

Neue Legierungen

Intermetallischen γ-TiAl-Legierungen wird ein hohes Potenzial bei der Herstellung von modernen Verbrennungsmotoren zugesprochen, da sie nur ca. die Hälfte von herkömmlichen nickelhaltigen Superlegierungen wiegen, ein Faktor, welcher zu signifikant reduzierten CO₂-Emissionen und Treibstoffeinsparung führt.

Titanaluminide haben aber auch Nachteile. Bei Zimmertemperatur haben sie eine niedrige Duktilität (Verformbarkeit), und sie lassen sich im Allgemeinen auch bei hohen Temperaturen kaum formgebend verarbeiten. Daher hat das Team um Clemens, in Kooperation mit industriellen Partnern, eine neue Familie von TiAl-Legierungen entwickelt, die sogenannten TNM-Legierungen. Die Eigenschaften des Materials wurden adaptiert, wodurch die neue Legierung im erhitzten Zustand nun “weich” ist und “hart”, wenn sie als Bauteil eingesetzt wird.

Dennoch kann das Potenzial von TiAl intermetallischen Werkstoffen nicht völlig ausgeschöpft werden, wenn keine Technologien zur Herstellung von Bauteilen verfügbar sind, wie beispielsweise zur Herstellung von Turbinenschaufeln. Auch auf diesem Feld leistete der Preisträger Pionierarbeit: Dank seiner grundlegenden Forschungsarbeit sind herkömmliche “Near-Net-Shape”-Schmiedeverfahren nun auch für intermetallische Titanaluminide anwendbar.

Bei dieser Forschungs- und Entwicklungsarbeit wurde zum ersten Mal eine computergestützte Methode zur Festlegung der Zusammensetzung von TiAl-Legierungen angewendet. Darüber hinaus wurden In-situ-Methoden eingesetzt, um technologische Prozesse wie zum Beispiel Hochtemperaturumformung und Wärmebehandlungen in Echtzeit zu beobachten. Um die Verfahrensentwicklung und das Legierungsdesign zu optimieren, gab es zusätzlich zum experimentellen Zugang eine extensive Phase der theoretischen Modellierung.

Die von Clemens entwickelte intermetallische TiAl-Legierung wird derzeit von einem der führenden Triebwerkshersteller, Pratt & Whitney, validiert und zertifiziert. Der Hersteller wird den in Leoben entwickelten Werkstoff in Form von Turbinenschaufeln in der Niederdruckturbine seines Getriebefans (Geared Turbo Fan, GTF) einsetzen. Die schnelllaufende Niederdruckturbine, eine wesentliche Komponente dieses extrem umweltfreundlichen Flugzeugtriebwerkes, wurde von der MTU Aero Engines AG, Deutschland, entwickelt. Der Einsatz der Triebwerke ist für den Airbus A320neo und den Irkut MC-21 geplant.

Univ.-Prof. Helmut Clemens

Der gebürtige Klagenfurter Helmut Clemens (57) studierte Werkstoffwissenschaften an der Montanuniversität Leoben, wo er 1983 das Diplomstudium abschloss und 1987 zum Doktor der Montanistischen Wissenschaften promovierte. 1997 wurde ihm die Lehrbefugnis für Intermetallische Werkstoffe verliehen. Bis 1990 war Helmut Clemens als Universitätsassistent am Institut für Physik der Montanuniversität Leoben tätig, bevor er zur Plansee SE, Reutte/Tirol, in den Bereich Forschung und Entwicklung wechselte. Von 1997 bis 2000 übernahm Clemens eine Professur für “Metallische Werkstoffe” an der Universität Stuttgart, danach war er als Professor für Materialwissenschaft an der Universität Kiel und Institutsleiter am Institut für Werkstoffforschung des GKSS-Forschungszentrums (nun Helmholtz Zentrum Geesthacht) in Geesthacht tätig. Seit Juli 2003 ist Clemens Universitätsprofessor für Metallkunde und metallische Werkstoffe an der Montanuniversität, zudem leitet er das Department Metallkunde und Werkstoffprüfung.

Clemens ist Träger zahlreicher Auszeichnungen. Bereits sein Studium schloss er mit dem Rektor-Platzer-Ring ab, es folgten u. a. der Georg-Sachs-Preis der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde (DGM), der Erich-Schmid-Preis der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, der Universitätsforschungspreis der Industrie und der Dr. Wolfgang Houska Preis.

Weitere Informationen:
Erhard Skupa
Tel.: +43 3842 402-7220
Mobil: +43 664 80 898-7220
E-Mail: erhard.skupa(at)unileoben.ac.at

Kontakt:
Univ.-Prof. Dr. Helmut Clemens
Tel.: +43 3842 402-4200
Mobil.: +43 650 4024201
E-Mail.: helmut.clemens(at)unileoben.ac.at