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Beim Design des Monocoques wird zuerst die Oberflächenform definiert. Anschliessend werden Finite-Elemente-Berechnungen durchgeführt, um zu garantieren, dass die Sicherheitszelle die von den Ingenieuren berechneten Anforderungen in Bezug auf die Steifigkeit und Festigkeit erfüllt. Die wichtigsten Tests sind dabei der Frontalcrash (mit Nase) bei einer Geschwindigkeit von 15 m/s, der Seitencrash (mit Seitenkästen) bei 10 m/s sowie der statische Belastungstest des Überrollbügels, der einem Druck von rund 12 Tonnen widerstehen muss. Am ganzen Fahrzeug werden insgesamt vier dynamische und zehn statische Tests durchgeführt.
Das Monocoque besteht aus einem Verbund von Kohlefaser und Aluminium-Waben. Diese Kombination ergibt eine sehr hohe Steifigkeit und Festigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht. Die Composite-Ingenieure definieren, wie viele Lagen Kohlefaser an welcher Stelle benötigt werden, um die vielfältigen Anforderungen zu erfüllen. Dabei haben sie zusätzlich die Wahl zwischen unterschiedlichen Kohlefasertypen - je nachdem, ob Kräfte nur in einer, oder in mehreren Richtungen angreifen. An besonders hoch belasteten Stellen können bis zu 60 Lagen Karbon übereinander verarbeitet sein. Insgesamt besteht ein Monocoque aus rund 1500 einzelnen Kohlefaserstücken.
Hergestellt wird es aus zwei Halbschalen, in die zusätzliche Verstärkungen eingeklebt werden. Nach mehreren Backvorgängen im Autoklaven werden die Halbschalen zusammengeklebt. Der letzte Arbeitsgang umfasst das Montieren zahlreicher Befestigungsbauteile.
Aufgrund ihrer enorm hohen Festigkeit bieten Monocoques den Piloten selbst bei sehr schweren Unfällen einen maximalen Schutz. Weil auch der Benzintank darin untergebracht ist, gehören dramatische Feuerunfälle der Vergangenheit an. Nach einem Unfall lässt sich die Sicherheitszelle fast immer reparieren.
Pro Jahr fertigt das BMW Sauber F1 Team etwa fünf Monocoques, die für den Renn- und Testeinsatz sowie für die Prüfstandsversuche benutzt werden. Jede einzelne Sicherheitszelle muss dabei von der FIA homologiert werden, wobei lediglich das erste Exemplar sämtliche Tests bestehen muss.
Die aktuellen Formel-1-Autos erreichen in Kurven Querbeschleunigungen von über vier g, beim Bremsen können es gar über fünf gsein. Während eines Rennens wirken diese Kräfte über eine Zeitspanne von eineinhalb bis zwei Stunden wiederholt auf die Fahrer ein. Eine perfekte Sitzposition ist deshalb ein absolutes Muss. Kleinste Druckstellen führen zu Schmerzen oder Muskelkrämpfen. Darum benutzt jeder Pilot seinen eigenen Sitz, der präzise auf seine Körpermasse angepasst ist. Darüber hinaus werden auch die Position des Lenkrads sowie die Pedalerie eingestellt. Eine solche Sitzprobe dauert für den Piloten zwischen einem halben und einem ganzen Tag. Der so entstandene Sitz stellt eine Übergangsversion dar, die für erste Testfahrten verwendet wird und als Prototyp für den dauerhaften Sitz dient.
Mit Ausnahme von Motor, Getriebe und Radträgern ist ein F1-Auto fast ausschliesslich aus Kohlefaser gefertigt. Hohe Steifigkeit und Festigkeit gepaart mit sehr geringem Gewicht sind die herausragenden Eigenschaften
von Karbon. Es weist eine ähnliche Steifigkeit wie Stahl auf, ist jedoch rund fünf Mal leichter. Auf der Negativseite stehen das aufwändige Herstellungsverfahren sowie der hohe Materialpreis. Ein Quadratmeter imprägnierte Kohlefaser-Matte kostet zwischen 50 und 200 Euro. Kohlenstoff-Fasern haben einen Durchmesser von 5 bis 8 Mikrometer. Üblicherweise werden zwischen 1000 und rund 20'000 Fasern zu Bündeln zusammengefasst, die zu textilen Strukturen gewoben werden. In der Formel 1 gelangen etwa 20 verschiedene Arten von Kohlefaser-Geweben zur Anwendung. Bei Komponenten, die besonders zäh sein müssen, wird neben der Kohlefaser auch Kevlar verwendet. Kevlar wird für das BMW Sauber F1 Team von seinem Partner DuPont hergestellt und geliefert.