Pomimo wcześniej rozwiniętych metod macierzowych oraz metod rozwiązywania równań różniczkowych, MES pozostawał poza zasięgiem naukowców i inżynierów. Rozwój komputerów umożliwił stworzenie pierwszych programów do obliczeń numerycznych, na niespotykaną wcześniej skalę. Założona w 1958 roku NASA, dostrzegła potencjał tkwiący w tej metodzie i zaczęto opracowywać programy do analizy strukturalnej. W celu unifikacji, w 1964 r. zaczęto prace nad jednym spójnym systemem, które zaowocowały w 1968 r. powstaniem pierwszej wersji obecnego do dzisiaj solvera NASTRAN – NASA STRucture ANalysis. Program ten umożliwił przeprowadzenie obliczeń wytrzymałościowych dla całego programu wahadłowców kosmicznych. W 1971 roku został on udostępniony publicznie na licencji Open Source. Ale jakie właściwie są rzeczywiste korzyści z używania tego typu programów? Otóż szacuje się iż w latach 1971 – 1984, dzięki temu solverowi MES zaoszczędzono około 700 mln $. Kod źródłowy tego programu jest rozwijany po dziś dzień, a jego części znajdują się w większości eksperckich programów MES np. takich jak MIDAS NFX.
Wraz z biegiem czasu, a także zwiększoną dostępnością komputerów, powstało wiele firm specjalizujących się w tworzeniu tego typu oprogramowania. Pozwoliło to na rozpowszechnienie metody elementów skończonych i zastosowaniu jej w wielu nowych dziedzinach. Obecnie stosowana jest ona w branży budowlanej, automotive, morskiej, produkcyjnej (zarówno z tworzyw sztucznych czy metali), konstrukcji aparatury chemicznej i procesowej lub w branży biomedycznej. Oczywiście oprócz analizy elementami skończonymi, również powstały i są rozwijane inne metody komplementarne wobec MES, np. metoda objętości skończonych, stosowana w obliczeniowej mechanice płynów (CFD) czy metoda elementów dyskretnych (MED), stosowana do analizy przepływu materiałów sypkich.
Co ma wspólnego księżyc czy orbita ziemska do elementów skończonych? Okazuje się że bardzo dużo – tak jak wspomniano wcześniej, MES był jedną ze składowych, które pozwoliły stanąć człowiekowi na księżycu. Lecz MES w kosmosie, to nie tylko echo przeszłości branża kosmiczna korzysta z jej dobrodziejstw po dziś dzień. Z racji na olbrzymi koszt, a także jednostkowość wielu elementów konieczne jest zaprojektowanie ich tak, by były w stanie spełnić swoje zadanie w 100%, gdyż często awaria jednego komponentu może skutkować niepowodzeniem misji. Metody numeryczne stosowane są do analizy strukturalnej (wytrzymałościowej) poszczególnych części jak i całej konstrukcji, analizy modalnej, termicznej czy aerodynamicznej. Prowadzone są również symulacje ponownego wchodzenia w atmosferę (nie tylko ziemską) lądowników, w celu wyznaczenia odpowiedniej trajektorii oraz obciążeń działających na projektowany układ.
Czy możliwe jest zatem przeprowadzenie z sukcesem misji kosmicznej bez udziału zaawansowanych metod obliczeniowych? Prawdopodobnie tak, lecz wiąże się to z koniecznością przewymiarowania konstrukcji, co pociąga za sobą ogromne nieraz koszty. MES pozwala nie tylko uzyskiwać bardzo dokładne wyniki, ale również z użyciem odpowiednich algorytmów, pozwala na optymalizację kształtu dla zadanych warunków. Skutkuje to często powstaniem bardzo skomplikowanej geometrii, lecz wraz z wykorzystaniem nowoczesnych metod produkcyjnych jak AM (Additive Manufacturing – druk 3D) czy precyzyjne wieloosiowe maszyny CNC wytworzenie tych elementów staje się możliwe.
Firma KOMES posiada doświadczenie w projektach kosmicznych jak i z zakresu aeronautyki.
W przeszłości niejednokrotnie pracowaliśmy z ESA (Europejska Agencja Kosmiczna). Przykładowym projektem była analiza wytrzymałościowa i modalna miniaturowej satelity tzw. Cube Sat. Satelity te zazwyczaj tworzone są wg. standaryzowanego kształtu oraz z dostępnej na rynku elektroniki. Jest to doskonałe rozwiązanie pozwalające na przeprowadzanie badań czy eksperymentów naukowych w przestrzeni kosmicznej i w stanie nieważkości, przy zachowaniu niskich kosztów. Satelity te wysyłane są głównie przez jednostki naukowe z całego świata – również z Polski (Politechnika Warszawska). Koszt wystrzelenia takiego satelity zależy głównie od jego masy, lecz najbardziej budżetowe rozwiązania zaczynają się od ok. 100 tys. $. Analiza numeryczna satelity pozwala do minimum zredukować jego wagę, a co za tym idzie, koszt całej operacji. Wraz z rozwojem technologii rakietowej – chodzi tu o firmę SpaceX i jej niezwykłe dokonania na tej płaszczyźnie, liczymy że już za niedługi czas, rozwiązania te staną się jeszcze bardziej popularne oraz dostępne nawet dla klientów prywatnych.
