Vater des Reinraums

Willis Whitfield in der Tür seines ersten Reinraums. / Willis Whitfield stepping through the door of his first cleanroom. © Exyte Technology GmbH

Original - Skizze von Willis Whitfield zu seiner Erfindung aus dem Jahr 1962. / Willis Whitfield’s original outline to his invention, dated 1962. © Sandia National Laboratories

Das erste Patent (Auszug) auf einen Reinraum, angemeldet von Willis Whitfield. / The first patent (extract) of a cleanroom, filed by Willis Whitfield. © United States Patent Office

Das erste Patent (Auszug) auf einen Reinraum, angemeldet von Willis Whitfield. / The first patent (extract) of a cleanroom, filed by Willis Whitfield. © United States Patent Office

Das erste Patent (Auszug) auf einen Reinraum, angemeldet von Willis Whitfield. / The first patent (extract) of a cleanroom, filed by Willis Whitfield. © United States Patent Office

Willis Withfield neben der Statue, die 2007 auf dem Gelände der Sandia National Laboratories enthüllt worden ist. / Willis Withfield next to a statue of himself that was unveiled at Sandia National Laboratories in 2007. © Sandia National Laboratories

Jahrbuch 50 Jahre Reinraumtechnik © Exyte Technology GmbH

1962 ließen sich die Sandia National Laboratories in Albuquerque, New Mexico, den Ultra - Cleanroom patentieren. Erfunden hatte ihn zuvor einer der Ingenieure der Sandia Labors, Willis Whitfield. Damit öffnete Whitfield das Tor für Technologien wie die moderne Halbleiterproduktion, deren Entwicklung damals noch gar nicht absehbar waren.

„Als Kind war mir gar nicht klar, was mein Vater da erfunden hatte. Da war ich grad mal sechs oder sieben Jahre alt“, erinnert sich Jim Whitfield, der wie sein Vater den Beruf des Ingenieurs ergriffen hat. „Ich glaube, ihm war zuerst selbst nicht bewusst, welche Bedeutung der Reinraum bekommen sollte, den er entwickelt hatte.“

Bis zu jenem Tag, an dem Willis Whitfield die Aufgabe übertragen worden war, etwas Besseres für die Forschung zu entwickeln, was Verunreinigungen in Labors aufhalten sollte, gab es nur turbulente Reinräume. Dabei handelte es sich mehr um klimatisierte Räume, in denen die Luft herumwirbelte. „Er hat sich das angeschaut und sofort die Lösung gehabt. Es ist so einfach, wenn man einen geradlinigen Luftstrom einsetzt, der aus der Decke kommt und durch den Boden abfließt, hat er sich gesagt. Es hat keine fünf Minuten gedauert, bis er die Idee hatte“, erzählt Jim Whitfield. Danach wurde dieser Plan in die Tat umgesetzt, was heißt, ein Prototyp von der Größe von acht auf zehn Fuß (rund 2,5 auf 3,3 Meter) wurde gebaut und getestet. Rund 600 Mal in der Stunde konnte darin die Luft ausgetauscht werden. „Die Tests wurden mit Rauch gemacht, damit man den Luftstrom in dem Raum erkennen konnte.“ Das war bereits im Jahr 1961, allerdings wurde das Patent erst ein Jahr später angemeldet. Das Time - Magazin hatte bereits im April 1962 eine Geschichte mit dem Titel „Mr. Clean“ veröffentlicht. Der Whitfield - Ultra - Cleanroom war eine bahnbrechende Entwicklung. Die Luft in dem Reinraum war hundertmal reiner als in bis dahin gebräuchlichen. Ein Foto von 1962 zeigt Whitfield neben seiner Erfindung, wie er mit einem integrierten Telefon mit den Insassen des Reinraums spricht.

„Daraufhin hat Sandia das Patent schnell angemeldet, nicht mein Vater. Nicht auszudenken, wie reich wir heute wären, wenn er es bekommen hätte“, sagt Jim Whitfield lachend. Seinem Vater habe Geld jedoch nicht viel bedeutet. „Es ist schön, wenn man genug davon hat, dann ist es aber auch schon gut. Er war stolz darauf, was er geleistet hat. Das war seine Einstellung.“ Willis Whitfield wurde 1920 in Rosedale, Oklahoma, geboren und wuchs auf einer Farm auf. „Meine Großeltern hatten ein Homestead-Land, das von der Regierung zur Verfügung gestellt wurde.“ 1863 war der Home-stead Act – Heimstättengesetz – von der US - Regierung erlassen worden. Danach bekam jedermann im Alter von mindestens 21 Jahren rund 65 Hektar unbesiedeltes Land. Dieses ging nach fünf Jahren an ihn über. „Unsere Familie hat dort Baumwolle angepflanzt. Mein Vater war es gewohnt, selbst überall mit anzupacken.“ Willis Whitfield studierte Physik und kam 1954 zu den Sandia National Laboratories in Albuquerque, New Mexico, wo in den 50er - Jahren Nuklearwaffen konstruiert wurden. „Es war alles streng geheim, weshalb er uns nichts erzählt hat, aber ich weiß, dass er eine ganze Reihe von Sprengköpfen entwickelt hat“, sagt Jim Whitfield.

Sein Vater sei ein richtiger Wissenschaftler gewesen, ein Mann, der sich für vieles interessierte und den Dingen gern auf den Grund ging. „Bei Sandia haben sie auch mit allerhand verschiedenen Sprengstoffen experimentiert. Diese wurden in Stahlfässern gezündet, damit keine Schäden enstanden. Allerdings waren die Detonationen so enorm, dass es die Fässer zerriss. Deshalb sind sie damit in die Wüste gegangen, was ziemlich umständlich war. Mein Vater hat das mitbekommen und zu ihnen gesagt, sie sollten in den Fässern ein Vakuum erzeugen, dann platzten sie nicht mehr. Als sie es so machten,
glaubten sie zuerst, der Sprengstoff habe nicht gezündet, weil scheinbar nichts passiert und vor allem nichts zu hören war. Erst als sie die Fässer öffneten, erkannten sie die Spuren der Explosionen an den Innenseiten. Im Vakuum werden eben keine Geräusche übertragen.“

Neben dem Reinraum hat Willis Whitfield auch eine Arbeitsstation mit einer laminaren Strömung entwickelt. Fünf Jahre nach seiner bahnbrechenden Erfindung arbeitete er in einer Projektgruppe von Sandia, die für die NASA forschte. „Dort wurden die Bauteile für das Raumfahrtprogramm zuerst noch in nicht reiner Umgebung montiert“, sagt Jim Whitfield, der als Kind den Flughafen von Albuquerque als zweite Heimat empfand. „So oft waren wir dort, um meinen Vater abzuholen. Er war ständig unterwegs.“ Bis 1976 arbeitete Willis Whitfield an Projekten für die NASA, dann von 1977 bis zu seinem Eintritt in den Ruhestand 1984 wieder im Bereich der Nuklearforschung.

In einem Krankenhaus in Albuquerque wurde Whitfields Reinraumprinzip in den 60er - Jahren erstmals in einem Operationssaal eingesetzt. An der Universität von New Mexico hielt er Vorlesungen zum Thema Reinraum. Einer seiner Zuhörer war sein Sohn Jim, der Elektrotechnik studierte. „Ich habe mich unbemerkt hineingeschlichen und ihm zugehört“, sagt der Informatiker, der ein herzliches Verhältnis zu seinem Vater hatte. „Er hatte die Gabe, andere Menschen zu motivieren und ihnen weiterzuhelfen. Er war ein ruhiger, umgänglicher Mann, der mit vielen seiner Kollegen und Mitarbeiter befreundet war. Er war sicher ein guter Boss. Viele haben sich noch regelmäßig mit ihm getroffen, als er bereits im Ruhestand war. Es freut mich, dass mein Vater ein so langes und erfülltes Leben hatte.“

Im Jahr 2007 erwiesen die Sandia Laboratories, für die er 30 Jahre lang gearbeitet hatte, Willis Whitfield eine besondere Ehre. Eine Bronzestatue von ihm wurde auf dem streng gesicherten Gelände in Albuquerque enthüllt. Diese wurde von Neal McEwen geschaffen, der ebenfalls für Sandia gearbeitet hatte. Am Sockel der Statue steht neben einer Liste der Erfindungen Willis Whitfields ein Satz von Präsident Dwight D. Eisenhower: „ Ingenieure bauen für die Zukunft, nicht nur für die Bedürfnisse der Menschen, sondern ebenso für ihre Träume. Ingenieurleistungen sind der Ausdruck einer unerschütterlichen Zuversicht, dass das Leben sich weiter entwickeln wird und die Zukunft es wert ist, für sie zu arbeiten.“