Doutor em Engenharia de Materiais, Professor Associado da Universidade de São Paulo – Brasil, coordena os laboratórios de pesquisa e ensino de Materiais Compósitos Estruturais e Ensaios Não Destrutivos da Escola de Engenharia de São Carlos, atuando principalmente nas areas de concepção, manufatura, mecânica, microestrutura e fractografia, caracterizção, inspeção não destrutiva, análise de falha e prevenção de polímeros reforçado com fibra e compósitos de matriz de metal, auto-regeneração, materiais hierárquicos e híbridos. 

Link da Página do Grupo de Pesquisa

1. Conception, manufacturing, mechanical, microstructural and fractographical characterization, nondestructive inspection, failure analysis and prevention of fiber-reinforced polymer & metal matrices composites, hybrid self-healing & hierarchical materials
2. Pesquisador Associado do Centro de Tecnologia de Materiais Híbridos (CTMH), um dos Núcleos de Apoio à Pesquisa da USP (NAP-USP)

2022 – Atual – Proposta e Aplicação de um Modelo de Avaliação Tridimensional de Danos por Furação de Laminados Compósitos

Descrição: Bolsas de Produtividade em Pesquisa 2 – Processo 1316232/2021-1: No setor industrial aeronáutico é crescente a utilização de laminados compósitos estruturais de matrizes termoplástica e termorrígida reforçadas com fibras contínuas de carbono, que se destacam pelas excelentes propriedades mecânicas específicas, ou seja, por unidade de massa. Componentes e estruturas aeronáuticas projetadas e fabricadas com estes laminados são em quase sua totalidade submetidos a processos de usinagem, notadamente furação no caso de juntas mecânicas, de sorte que este tema é de fundamental importância para a garantia da integridade e da segurança das aeronaves. No dia a dia dos centros de manutenção e reparo de aeronaves, a checagem e o controle da qualidade de furações em laminados compósitos são realizados por intermédio do chamado fator de dano superficial. Entretanto, esta medida de danos na furação parte da premissa de que os danos superficiais sejam os mais representativos da furação como um todo, ou seja, contabilizando o interior do furo avaliado. Em outras palavras, esse parâmetro de qualidade da furação amplamente utilizado não considera a possibilidade da ocorrência de danos mais críticos internamente à furação e que possam comprometer severamente a integridade estrutural do laminado, aumentando substancialmente o risco de falha em serviço. No presente projeto, o emprego da técnica não-destrutiva de tomografia computadorizada por raios-X é preconizado para a determinação dos danos volumétricos gerados por toda extensão da furação em dois laminados compósitos de grau aeronáutico. Um fator de dano volumétrico é então proposto e deverá ser confrontado a cinco fatores de dano superficial extensivamente empregados em setores de manutenção e reparo de aeronaves. Por intermédio do fator tridimensional de danos ora proposto, que representa verdadeiramente o nível de comprometimento estrutural de laminados contendo furação, pretende-se determinar o grau de confiabilidade e segurança dos fatores unidimensionais e bidimensionais largamente utilizados em ambiente industrial para o controle de qualidade de furações em compósitos estruturais destinados à montagem de juntas mecânicas de elevada responsabilidade..
Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa.

Integrantes: José Ricardo Tarpani – Coordenador.

2022 – Atual – Plasma Treatments for Surface Activation of Nanocellulose-Carbon Fiber-epoxy Reinforced Composites

Descrição: Responsável no Brasil pelo Projeto desenvolvido pelo Orientado de Doutoramento Francisco Javier Goyo Brito no Istituto Italiano di Tecnologia (ITT) – Center for Convergent Technologies, em Genova, Itália..
Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa.

Integrantes: José Ricardo Tarpani – Coordenador / F.J. Goyo-Brito – Integrante.

2021 – Atual – Inteligência artificial para a caracterização de defeitos em compósitos através de termografia infravermelha

Descrição: Projeto Universal 2021 CNPq – Processo 407140/2021-2: A termografia infravermelha é um tipo de ensaio não-destrutivo bastante utilizado para a inspeção de descontinuidades em materiais compósitos. Além de produzir, em alguns casos, milhares de imagens em um único ensaio, os perfis de temperatura que são observados são sutis e por isso, algoritmos para melhorar o contraste das imagens são amplamente utilizados. Muitas vezes, esses algoritmos não apresentam uma performance satisfatória pois os dados relativos à condução de calor em sólidos têm padrões não lineares. Por isso, este projeto de pesquisa visa o desenvolvimento de abordagens de aprendizagem profunda para a detecção e classificação de defeitos em materiais compósitos. Mais especificamente, a detecção envolve a segmentação da descontinuidade e a classificação envolve a determinação de sua profundidade. Em ambos os casos, a sequência de imagens capturadas do fenômeno transiente será utilizada. Para isso, redes convolucionais profundas serão aplicadas em dados termográficos obtidos por um experimento de termografia pulsada usado para inspecionar amostras de material compósito. Os corpos de prova que serão analisados incluíram defeitos calibrados, ou seja, amostra manufaturada intencionalmente com o defeito, e defeitos causados por impacto. Uma vez que aprendizagem profunda tem alcançado performances excelentes nos últimos anos em diversas áreas de visão computacional, espera-se que essas abordagens também sejam exitosas na área de termografia infravermelha para detecção de descontinuidades em materiais compósitos..
Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa.

Integrantes: José Ricardo Tarpani – Integrante / Henrique Coelho Fernandes – Coordenador.

2019 – 2021 – Manufatura e caracterização de filmes compósitos funcionalizados para sensoriamento termomecânico e para autorregeneração termicamente ativada

Descrição: BOLSA PRODUTIVIDADE EM PESQUISA PQ-CNPQ, PROCESSO 304344/2018-4 Intensiona-se manufaturar e caracterizar um filme nanocompósito constituído por: (i) matriz polimérica termoplástica com ótima flexibilidade, propriedades mecânicas adequadas, elevada capacidade adesiva e com potencial autorregenerativo intrísceco, e por (ii) partículas dispersas de cerâmica ferromagnética PZT (Titanato Zirconato de Chumbo) exibindo comportamento piezoelétrico. Vislumbra-se, por exemplo, o emprego do filme nanofuncionalizado não somente como proteção da superfície de estruturas aeronáuticas (dentre outras) contra intempéries, agentes químicos e desgaste por abrasão e erosão, mas também atuando como sensor de deformações / danos nestas superfícies, além de exibir capacidade de se autorregenerar em condições propícias de temperatura a que a aeronave é exposta em solo. Para se chegar a uma condição composicional e microestrutural otimizada, o filme nanocompósito será manufaturado por microextrusão e subsequente prensagem e avaliado por técnicas de microscopia óptica e eletrônica, espectroscopia infravermelha e difração de raios-X, dentre outros. A verificação das propriedades eletromagnéticas do filme, visando sua aplicação como sensor de dano / deformação será conduzida com base em medidas dos coeficientes piezelétrico, de impedância elétrica / permissividade dielétrica, e de índice de perda do material como função da frequência do campo eletromagnético, da temperatura e da fração volumétrica da fase cerâmica e ensaios de emissão acústica. Serão também avaliados os efeitos da temperatura e do campo elétrico na eficiência do processo de polarização dos domínios magnéticos do PZT, visando o incremento do respectivo coeficiente piezelétrico. Será adicionalmente verificada a viabilidade do revestimento / recobrimento das partículas de PZT com uma terceira fase de modo a se criar um caminho de fluxo elétrico entre elas, intensificando assim o potencial de sensoriamento do nanocompósito. A caracterização térmica e termomecânica via termogravimetria, calorimetria exploratória diferencial e análise dinâmico-mecânica será realizada visando-se a determinação de frações volumétricas entre fases no compósito, assim como a verificação do potencial autorregenerativo da matriz termoplástica por interméido de de variações de transições de primeira e segunda ordem e de parâmetros tais como módulos de armazenamento e de perda, além de tangente de delta e diagramnas Cole-Cole, em amostras como-processadas bem como pré-danificadas por riscamento e / ou indentação..
Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa.

Integrantes: José Ricardo Tarpani – Coordenador.

2019 – Atual – Manufatura de tubos e perfis estruturais em compósitos reforçados por fibras pelo processo de filament winding

Descrição: PIPE – PROGRAMA FAPESP DE APOIO À PESQUISA INOVATIVA EM PEQUENAS EMPRESAS – 1ª CHAMADA DE 2018, PROCESSO 2017/08694-2: A procura de materiais com características de elevada resistência mecânica e baixa densidade e a aplicação destes materiais em produtos comerciais que possam ser utilizados pela sociedade é um desafio constante à engenharia. Materiais Compósitos Reforçados por Fibras (MCRF) têm respondido a esta solicitação com sucesso. Dentre os vários processos de fabricação com MCRF, Filament Winding (FW – enrolamento filamentar ou bobinagem de filamento) tem se destacado pela sua capacidade de produção de tubos e perfis estruturais direcionando a resistência do produto para a solicitação necessária, resultando num produto otimizado, tendo FW uma vasta aplicação nos mais variados segmentos. No Brasil sua participação é da ordem de 8,7% no mercado de compósitos, tendo aplicações na manufatura de vasos de pressão, tubos, postes, etc. Este projeto visa à utilização do processo de FW para obtenção de componentes estruturais com aplicação em segmentos que apresentem viabilidade comercial descritos neste projeto. Para tanto será aberto uma empresa no Parq-Tec (incubadora de empresas em São Carlos), onde serão realizados os trabalhos do estudo do potencial comercial de componentes, determinação dos materiais a serem utilizados, projeto e dimensionamento da estrutura mecânica do compósito, manufatura da estrutura e dos corpos de prova. Num convênio com a EESC-USP, a ser firmado após abertura da empresa, serão realizados ensaios mecânicos e análises estruturais dos perfis e estruturas. Finalmente serão realizados os ensaios funcionais das estruturas e avaliação do potencial de mercado. Realizados estes estudos será encaminhado a Fapesp, no sexto mês do projeto, um projeto contendo os resultados obtidos na fase 1 e um plano de negócios para continuação do projeto nos itens de viabilidade comercial para a fase 2. Ao final do projeto os devidos relatórios serão apresentados à Fapesp. A realização deste projeto conta com uma equipe de consultores das áreas de engenharias mecânica, materiais, aeronaves, biomecânica e computação, além de bolsistas de TI e mecânica..
Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa.

Integrantes: José Ricardo Tarpani – Integrante / Marcio Marques da Silva – Coordenador.

2018 – 2021 – Towards an effective approach to determine the true fiber/matrix interfacial strength and its effect on damage mechanisms in micro/nano cellulose hybrid composite

Descrição: ACORDO DE COOPERAÇÃO / SPRINT FAPESP – SÃO PAULO RESEARCHERS IN INTERNATIONAL COLLABORATION – MOBILIDADE ? EDIÇÃO 2018/01 – TEXAS A&M UNIVERSITY, PROCESSO 2018/08327-2: Fiber/matrix adhesion controls the macroscopic properties and affects the damage initiation and progression in polymer matrix composites (PMC). This SPRINT proposal aims to understand the effect of micro- nano-scale cellulose interfacial coupling agents on the strength of fiber/matrix interface and the influence of the modified interface on damage mechanisms in glass fiber (GF)/carbon fiber (CF)-reinforced thermosetting PMC. Microfibrillated cellulose (MFC-USP-Brazil) and cellulose nanocrystals (CNC-TAMU-USA), in liquid suspensions, will be integrated in GF and CF composite laminates by coating these fibers through immersion (TAMU) and spraying (USP) processes followed by vacuum-assisted resin transfer molding (VARTM). Subsequently, we will carry out qualitative and quantitative analyses on the modified composites? interfaces via in situ real-time tensile testing inside a scanning electron microscopy (SEM) (TAMU). The magnitude of true fiber/matrix interface adhesion will be determined via imaging, tracing and tracking the damage/fracture micro-mechanisms at the interface. The goal of this proposal is aligned with those pursued by Brazilian PI Tarpani in the linked APR-FAPESP Project (2017/25766-7), and in line with the current and future American PI Asadi´s research plans. The outcomes of this SPRINT project will allow us to engineer the interface of hybrid composites using MFC/CNC to achieve a longer service life for lightweight enhanced structural composites (high performance/weight ratio) in aerospace, marine and automotive industries in Brazil and USA. Through two mutual visits, the PIs will learn about the research and facility at the host institute and give seminars to communicate and share their latest research and educational achievements. This grant will establish a solid foundation for a long and fruitful collaboration between TAMU and SMM-EESC-USP..
Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa.

Integrantes: José Ricardo Tarpani – Coordenador / Amir Asadi – Integrante.

2018 – Atual – Termografia infravermelha aplicada à inspeção de laminados compósitos de matriz termoplástica reforçada por fibras contínuas submetidos a impacto balístico em temperatura criogênica

Descrição: Projeto UNIVERSAL FAPEMIG – Processo APQ-01576-18: (este financiamento foi aprovado em 2018, mas, devido à atual crise fiscal que o estado de Minas Gerais enfrenta, os recursos ainda não foram liberados). Materiais avançados são amplamente utilizados em várias indústrias. Eles desempenham um papel importante, especialmente no setor aeronáutico, onde a redução de peso é necessária para reduzir o consumo de combustível. Os materiais compósitos têm uma alta resistência ao peso e são aplicados na construção de aviões. Para garantir a segurança desses componentes durante seu ciclo de vida, são necessários métodos de teste não destrutivos. Neste projeto, termografia infravermelha na modalidade de pulso rápido (pulsed thermography) na inspeção e caracterização de danos em laminados compósitos termoplásticos estruturais previamente submetidos a impacto balístico em ambiente criogênico. Em seguida, técnicas avançadas de processamento de dados termográficos serão aplicadas para a avaliação quantitativa dos danos..
Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa.

Integrantes: José Ricardo Tarpani – Integrante / Henrique Coelho Fernandes – Coordenador.

2017 – 2021 – Celulose microfibrilada aplicada a laminados compósitos poliméricos estruturais

Descrição: PROJETO DE APOIO ‘A PESQUISA REGULAR FAPESP, PROCESSO 2017/25766-7: Este projeto propõe o emprego de celulose microfibrilada (MFC – microfibrillated celulose) como subestrutura hierárquica de laminados compósitos estruturais multicamadas de matriz polimérica, em que a MFC terá dupla função: (i) como agente disperso de tenacificação da matriz de resina epóxi, e (ii) como agente de interfaceamento entre a matriz polimérica tenacificada e fibras contínuas cruas fortalecedoras de vidro. O projeto contempla a concepção, a manufatura, a prova mecânica por impacto balístico, e a caracterização em escalas de macro a nanoestrutural de laminados compósitos com elevada relação desempenho / custo e com reduzido impacto ambiental relativamente aos convencionais reforçados por fibras. Propõe-se o pré-tratamento da MFC recebida na forma de suspensão aquosa por intermédio do processo de troca de solventes orgânicos polares de modo a possibilitar a sua completa e uniforme dispersão volumétrica em resina epoxídica com caracteres, respectivamente, hidrofílico e hidrofóbico, bem como proporcionar a deposição homogênea e eficiente da MFC sobre as fibras de reforço de vidro anteriormente ao processo de manufatura do compósito por infusão de resina líquida assistida a vácuo. A presente proposta fia-se: (i) na experiência altamente positiva conquistada nos últimos três anos pelo GECoM no desenvolvimento e no aperfeiçoamento de uma metodologia inovadora em nível mundial (cujos resultados foram publicados em 04 periódicos indexados internacionais de alto fator de impacto, e cuja patente já foi depositada junto ao INPI) de aplicação de MFC como agente hierárquico de acoplagem entre resina epóxi e fibra contínuas de vidro e carbono cruas, (ii) na perícia obtida pelo grupo na condução de ampla gama de ensaios térmicos e mecânicos em laminados compósitos estruturais, e (iii) no domínio alcançado de técnicas de caracterização e de análise de falha de materiais compósitos em escalas de macro a nanoscópicas..
Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa.

Integrantes: José Ricardo Tarpani – Coordenador.

2016 – 2018 – Impacto balístico de laminado híbrido metal/fibra Glare® em temperaturas extremas da órbita terrestre

Descrição: (CNPq 304070/2015-7) O potencial de aplicação estrutural dos LHMF está permanentemente em expansão, assim como estão as pesquisas objetivando avaliar, antever e melhorar o desempenho desta classe de materiais nas mais diversas áreas, em especial na indústria da mobilidade, o que inclui obviamente a aeroespacial. Esta questão adquire certamente um aspecto mais dramático e de grande interesse científico quando se consideram as potenciais situações a que estes materiais estarão expostos em serviço, tais como temperaturas extremas aliadas a impactos por partículas micrométricas se deslocando a altíssimas velocidades, como tipicamente ocorre no espaço orbital terrestre e interplanetário solar. Neste sentido a presente proposta de pesquisa científica básica tem a muito a contribuir de modos efetivo e significativo para o desenvolvimento da ciência e da engenharia dos materiais estruturais avançados, especialmente quando se tem a oportunidade da inspeção não-destrutiva dos danos termo-mecanicamente introduzidos nos espécimes, empregando-se, nestes exames, técnicas avançadas de nano- e microtomografia computadorizadas, podendo-se vislumbrar a obtenção de resultados na forma de dados numéricos e imageamentos inéditos prontamente disponíveis para sua divulgação no mais alto nível pelos meios mais conceituados nas formas de reuniões científicas e periódicos indexados internacionais de alta repercussão..
Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa.

Integrantes: José Ricardo Tarpani – Coordenador.

2015 – 2020 – Avaliação do potencial de autorregeneração de danos em filmes termoplásticos e seus compósitos particulados após impacto balístico

Descrição: Polímeros termoplásticos que apresentam potencial autorregenerativo intrínseco pertencem à classe dos chamados self-healing materials. Estes polímeros termoplásticos possuem a capacidade de, após a introdução mecânica de um dano, se autorrepararem indefinidamente / repetidamente como consequência de rearranjos macromoleculares que decorrem do aporte de energia proveniente do próprio processo de danificação do material, ou então pelo subsequente fornecimento de uma determinada quantidade de energia por intermédio de uma fonte externa de calor, ou mesmo, potencialmente, em temperaturas muito próximas do intervalo do conforto humano. Nestes termos, a autorregeneração destes materiais pode ser classificada como, respectivamente, não-autônoma (visto que a ativação do processo depender de manancial exterior, e não somente do tempo decorrido após o evento em que foi gerado o dano), e autônoma (dado que as temperaturas do ambiente em que opera o material pode ser suficiente para proporcionar a energia para seu autorreparo. A capacidade de autorregeneração intrínseca (seja autônoma, ou não-autônoma) de alguns polímeros termoplásticos tem despertado grande interesse científico e tecnológico nos últimos anos em vista da gama diversificada de aplicações industriais para esses materiais, os quais exibiriam as seguintes atraentes possibilidades: (i) reparação in situ do polímero, seja na forma pura (monolítica), aplicado, por exemplo, como revestimento de materiais estruturais de alto desempenho, seja na forma de matrizes de compósitos reforçados/funcionalizados com particulas e/ou fibras, ou mesmo em laminados fibrosos híbridos intercalados, (ii) ampliação dos intervalos entre inspeções não-destrutivas periódicas do componente estrutural confeccionado ou protegido pelo material autorregenerável, e (iii) extensão da vida em serviço do respectivo componente. Neste sentido, o emprego desses materiais especiais em regiões da estrutura apresentando difícil acesso para a realização de manutenção seria especialmente vantajosa..
Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa.
Alunos envolvidos: Graduação: (2) / Mestrado acadêmico: (2) / Doutorado: (2) .

Integrantes: José Ricardo Tarpani – Coordenador / Karen Saori Morioka – Integrante / Sandra Patricia da Silva Tita – Integrante / Natalia Cristina de Mendonça Spera – Integrante / Gabriela Maira Sanches Volpi – Integrante / Gustavo Souza – Integrante / Brian Esneider Buitrago Uribe – Integrante.

2013 – 2015 – Inspeção não-destrutiva de compósitos estruturais aeronáuticos por Ressonância Magnética Nuclear

Descrição: (CNPq 306692/2011-2) Objetiva-se empregar a técnica de Imageamento por Ressonância Magnética Nuclear (IRMN) na inspeção não-destrutiva de laminados sólidos (ou rígidos) compósitos estruturais de grau aeronáutico, visando a detecção, a identificação, a quantificação e a localização de contaminantes líquidos e gasosos (vapores). A meta do trabalho consiste na obtenção de dados e resultados em nível de laboratório que auxiliem no futuro projeto, desenvolvimento e implementação de sistemas IRMN portáteis e robustos em programas de inspeção e manutenção da indústria aeronáutica e demais áreas da engenharia que possam se beneficiar da técnica.
Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa.
Alunos envolvidos: Graduação: (1) / Mestrado acadêmico: (1) .

Integrantes: José Ricardo Tarpani – Coordenador / Janete Schultz Oliveira – Integrante / Carine Lourenço Alves – Integrante.
Financiador(es): Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – Auxílio financeiro.

2012 – 2016 – Manufatura de compósitos de matriz metálica via interação por laminação cumulativa e subsequente soldagem por laser a fibra óptica de alta potencia

Descrição: Interação por Laminação Cumulativa (ARB – Accumulative Roll Bonding) é um processo de deformação plástica severa aplicado originalmente a uma pilha de lâminas metálicas, a qual é laminada, seccionada em duas metades, as quais são empilhadas e novamente laminadas, e assim por diante, desenvolvido com o propósito de reduzir o tamanho de grão e aumentar a resistência mecânica do produto final. O processo é econômico e capaz de produzir de folhas ultrafinas a placas espessas, sem que haja restrição de quantidade. Recentemente, foi proposta a manufatura de compósitos de matriz de metálica (CMM) reforçados com particulado cerâmico por intermédio de ARB. Particularmente, o CMM liga-Al/SiCp tem sido bastante estudado pela combinação das suas excelentes propriedades mecânicas com a leveza do material, o qual tem elevado potencial de aplicação nas indústrias aeronáutica e automobilística. Neste trabalho, testes preliminares focaram na confecção a quente (laminação acumulada a 500°C) desta classe de CMM, de modo a otimizar a adesão entre as lâminas de liga pura de Al intercaladas com partículas de SiC. O produto final foi caracterizado microestruturalmente e ensaiado em flexão até a falha, cuja análise foi conduzida via microscopia eletrônica de varredura. Os resultados obtidos possibilitaram um ponto de partida seguro para tentativas mais arrojadas de manufatura do CMM, como, por exemplo, empregando-se laminação a frio diferentes tamanhos de partículas de reforço, bem como para a sua caracterização estrutural mais pormenorizada, utilizando-se, por exemplo, difração de raios-X, tais como vêm sendo atualmente conduzidas. Soldagem a laser desta classe de materiais especiais (CMM) é uma técnica muito promissora devido à alta velocidade com que se conduz o processo, pequena poça de fusão e uma limitada zona termicamente afetada. A soldagem a laser tipicamente ocorre por dois métodos distintos, denominados respectivamente keyhole e condução. O primeiro deles utiliza uma alta densidade de potência, muitas vezes gerando elevados índices de porosidade pelo aprisionamento de gases na solidificação da poça de fusão, enquanto que o segundo é um processo mais estável, pois a solidificação do metal de solda ocorre em um nível energético mais baixo que no método concorrente. O presente trabalho emprega uma série de técnicas de caracterização micrográfica, fratográfica e cristalográfica para comparar cordões de solda gerados por feixes de laser de fibra óptica dopada com Itérbio sobre a superfície de um compósito AA356/SiCp (bead-on-plate), de modo a auxiliar na seleção dos parâmetros de processo mais indicados para a união do material.
Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa.
Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (4) .

Integrantes: José Ricardo Tarpani – Coordenador / Gualter Pereira – Integrante / Ricardo Aureliano Jr. – Integrante / Márcia Gomes – Integrante / Rafael Sayama – Integrante.

2011 – 2014 – Caracterização mecânica de juntas compósitas de matriz polimérica

Descrição: (EmBrAer VDT0068 : FUSP P.2560) Caracterizar o desempenho mecânico residual de juntas de laminados compósitos de matriz termoplástica soldadas por resistência elétrica, e juntas termorrígidas coladas após carregamento de impacto e fadiga, com e sem degradação por ação ambiental; realizar analises microestruturais quanto a qualidade dos processos de manufatura das juntas; determinar quali e quantitativamente a resistência e a tolerância a danos das juntas empregando-se técnicas destrutivas de seccionamento e observação microscópica de amostras e não-destrutivas por termografia, ultrasom, shearografia, microtomografia computadorizada; analise final de falha após ensaios estáticos e cíclicos de resistência residual. Início: 01/09/2011.
Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa.
Alunos envolvidos: Graduação: (1) / Mestrado acadêmico: (1) .

Integrantes: José Ricardo Tarpani – Coordenador / Carlos Eduardo Gomes de Castro – Integrante / Christopher Bordini – Integrante.
Financiador(es): Fundação de Apoio à Universidade de São Paulo – Remuneração.
Número de produções C, T & A: 2

2010 – 2019 – Manufatura de laminados compósitos por técnica de infusão de resina liquida e inspeção não-destrutiva por ultrasonografia e correntes parasitas

Descrição: Descrição: Os principais objetivos deste projeto são: (i) concepção, (ii) projeto, (iii) fabricação e (iv) caracterização de materiais e estruturas compósitas, com especial destaque aos tópicos de manufatura de painéis compósitos planos e curvos pela técnica de infusão de resina líquida, e de sua inspeção não-destrutiva por métodos de ultrasom e de correntes parasitas de modo a assegurar a integridade e qualidade do produto final..
Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa.

Integrantes: José Ricardo Tarpani – Coordenador.

2010 – 2013 – Ressonância magnética nuclear aplicada à inspeção não-destrutiva de painéis-sanduíche aeronáuticos

Descrição: Objetiva-se empregar a técnica de imageamento por Ressonância Magnetica Nuclear na inspeção não-destrutiva de painéis-sanduíche estruturais de grau aeronáutico, de modo a indicar (detectar), identificar (qualificar), e, se possível, quantificar os artefatos e defeitos propositadamente introduzidos em seu núcleo-colméia. A meta do trabalho é futuramente desenvolver equipamentos portáteis que permitam a aplicação da metodologia em campo, ou seja, utilizáveis como ferramenta cotidiana durante programas de manutenção periódica das indústrias petrolífera e aeronáutica, por exemplo.
Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa.
Alunos envolvidos: Graduação: (2) / Mestrado acadêmico: (4) .

Integrantes: José Ricardo Tarpani – Coordenador / Rafael Ricciardi Brisighello – Integrante / Juliano Rossi Barbosa de Oliveira – Integrante / Marcos Miranda – Integrante / Alexandre Machado Aguiar Portela – Integrante / Rita de Cássia Costa Dias – Integrante / Nan Te Kwai – Integrante.
Financiador(es): CAL – Compoende Aeronáutica Ltda – Cooperação / ALLTEC IND DE COMPONENTES EM MATERIAIS COMPOSTOS LTDA – Cooperação.

2010 – 2013 – FP7-PEOPLE-2009-IRSES: ?NanoCom-Network – Advanced Processing and Characterization of Micro and Nano Composites?

Descrição: The main objectives of FP7-PEOPLE-2009-IRSES and how we want to achieve them: (i) To exploit different capacities of a well renowned group of scientists towards the development of new micro and nano composite materials, advanced production and advanced characterization techniques; (ii) To develop new high performance composite materials for electrical and mechanical applications, new effective production techniques and modern characterization methods; (iii) To enhance cooperation activities between EU and non-EU institutions, improving accessibility to different research facilities of network members; (iv) To improve career perspectives of early-stage researchers (ESR) by providing them with a multinational, interdisciplinary high-level research training in MSE; (v) To enhance networking activities within the EU and with third countries in the field of research; promoting the involvement of international students as contact points – multiplicators – for such forms of cooperation, and training young researchers in networking activities..
Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa.

Integrantes: José Ricardo Tarpani – Integrante / Mücklich F. – Coordenador.
Financiador(es): Marie Curie International Research Staff Exchange Scheme – Bolsa.

2010 – 2012 – Desenvolvimento de um sistema de soldagem por radiação infravermelha para laminados compósitos termoplásticos de grau aeronáutico

Descrição: (UNIVERSAL CNPQ – 477176/2010-0) É proposto um projeto tecnológico para a concepção, o desenvolvimento, a fabricação, a avaliação e a validação de um sistema de soldagem por radiação infravermelha para a união, por fusão, de laminados compósitos termoplásticos fortalecidos com fibras contínuas de carbono utilizados na indústria de construção aeronáutica. As juntas termoplásticas serão inspecionadas por técnicas de ensaio não-destrutivo logo após a sua fabricação, e serão subseqüentemente submetidas a ensaios de durabilidade sob carregamento em fadiga, ocasião em que serão periodicamente inspecionadas não-destrutivamente para o acompanhamento dos processos de criação e evolução de danos sob cargas cíclicas. O grau de sucesso do projeto será mensurado em termos do desempenho mecânico das juntas soldadas, fruto da qualidade do processo de soldagem, tendo-se como referência resultados disponíveis na literatura científica sobre o tema. Valor liberado: R$ 48.320,01..
Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa.

Integrantes: José Ricardo Tarpani – Coordenador.

2009 – 2012 – Produtividade em Pesquisa CNPq: Monitoração por radiografia direta de trincas de fadiga em juntas rebitadas mistas Glare / liga de alumínio ensaiadas em ambiente salino

Descrição: (CNPq 304894/2008-7) Ensaios não-destrutivos periódicos de estruturas e componentes aeronáuticos são fundamentais para assegurar confiabilidade em vôo. Neste trabalho, objetiva-se empregar a técnica de radiografia por raios-X, na modalidade direta ou em tempo-real, na detecção de sítios de nucleação de trincas de fadiga e na monitoração da evolução do trincamento sob carregamento cíclico de juntas rebitadas mistas, ou heterogêneas, de laminado híbrido metal-fibra Glare e liga de alumínio 2024-T3, ensaiadas em ambiente corrosivo (névoa salina).
Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa.
Alunos envolvidos: Graduação: (4) .

Integrantes: José Ricardo Tarpani – Coordenador / Roberto Akiba de Oliveira – Integrante / Felipe Azenha Teixeira – Integrante / Fabio Bezzon Araujo – Integrante / Carlos Eduardo Bordignon Martinez – Integrante.
Financiador(es): Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – Bolsa.

2008 – 2011 – Fundição e caracterização de material compósito de matriz metálica leve

Descrição: (UNIVERSAL CNPQ – 480552/2008-8): É proposto um projeto de pesquisa tecnológica para a fabricação por intermédio do processo de baixo custo e utilizando mistura rápida na fase líquida (compocasting) de compósitos de matriz metálica (CMM) de liga de alumínio aa359 fortalecida com partículas de carbeto de silício (sic). O CMM, obtido por vazamento do fundido em coquilhas pela ação da gravidade, é potencialmente aplicável após processamento secundário ou não, a componentes estruturais da indústria da mobilidade, em especial a aeronáutica, automotiva e ferroviária. Neste estudo, um dispositivo termo-mecânico para a melhor incorporação das partículas cerâmicas no metal líquido, ou no estado semi-sólido (rheocasting), será construído com base em dois projetos atuais e concorrentes entre si, os quais já estão bem estabelecidos na literatura científica internacional. O CMM assim fabricado será subseqüentemente caracterizado por intermédio de ensaios mecânicos convencionais, tais como: impacto instrumentado charpy, tração monotônica quase-estática, macro- e microdurezas, e desgaste abrasivo. Além disso, o CMM será avaliado quali- e quantitativamente quanto à sua microestrutura final, bem como aos aspectos morfológicos das superfícies de fratura, objetivando-se verificar, principalmente, o grau de dispersão do sistema particulado fortalecedor na matriz metálica, e a eventual presença de vazios e demais defeitos tipicamente exibidos pelos fundidos. Os resultados a serem determinados no estudo ora proposto, e que deverão ser fornecidos em termos dos parâmetros dos processos de fabricação, das propriedades mecânicas alcançadas pelo compósito final, e das suas características microestruturais e fratográficas poderão prover importantes subsídios para uma eventual qualificação do CMM, em especial pela indústria automotiva nacional. Há, por exemplo, um grande interesse e comprometimento formal por parte da GM do brasil. Valor liberado: R$41.564,81..
Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa.

Integrantes: José Ricardo Tarpani – Coordenador / Omar Maluf – Integrante.

2008 – 2009 – Pesquisa Individual FIPAI/MIB: Monitoração de deformações em um laminado compósito aeronáutico de matriz termorrígida submetido a compressão no plano após impacto

Descrição: (FIPAI/MIB B-08/035) Laminados planos de matriz termorrígida fortalecida com fibras contínuas de carbono foram impactados e carregados sob compressão no plano para a determinação de suas propriedades mecânicas residuais. A monitoração das deformações no plano (2D) dos laminados durante a sua compressão lenta e monotônica foi conduzida via extensometria elétrica convencional (strain-gage colados numa das faces principais do laminado), bem como por intermédio da recentemente desenvolvida e implantada técnica de correlação de imagens digitais coletadas a partir de ambas as faces impactada e não-impactada do laminado. Foram apreciadas as vantagens e desvantagens das respectivas técnicas na determinação do grau de integridade estrutural desta classe de materiais de construção aeronáutica durante ensaios mecânicos conduzidos em laboratório.
Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa.
Alunos envolvidos: Graduação: (3) .

Integrantes: José Ricardo Tarpani – Coordenador / Felipe Robles Poblete – Integrante / Rafael Gonçalves de Moraes Saracura – Integrante / Rodrigo Bresciane Canto – Integrante / Felipe Souza Santos – Integrante / Carlos do Amaral Razzino – Integrante.
Financiador(es): Materials Institute of Brazil – Bolsa.

2008 – 2009 – Auxílio à Pesquisa CNPq: Reconsolidação de laminados compósitos de matriz termoplástica após impacto e fadiga

Descrição: Auxílio CNPq 504913/2008-5 (PDJ-CNPq 151993/2008-4) Laminados planos de matriz termoplástica de alto desempenho (PPS – poli-sulfeto de fenileno), reforçados com fibras contínuas de carbono, foram impactados, fadigados e posteriormente re-consolidados sob a ação simultânea de pressão e calor, sendo então determinadas as suas propriedades mecânicas residuais sob flexão e compressão no plano, que foram confrontadas às propriedades do material no estado original (virgem ou como-recebido) bem como do laminado impactado e fadigado. Objetivou-se confirmar a viabilidade de alguns processos de termo-conformação por prensagem quente dos laminados previamente danificados, visando a recuperação ou a restituição parcial ou total de suas propriedades mecânicas originais. Essencialmente, estes processos termomecânicos empregados na re-consolidação dos laminados envolveram, ou não, a fusão da sua matriz polimérica termoplástica de PPS. Os experimentos conduzidos foram bem-sucedidos e permitiram concluir que as condições termomecânicas ótimas de re-consolidação do laminado PPS-C (matriz polimérica de reforçada com fibras contínuas de carbono) requerem necessariamente a fusão do termoplástico sob a ação de pressão compressiva, sob pena da perda significativa de resistência mecânica do material re-processado. Na determinação do perfil de deformações e tensões em ambas as superfícies principais do laminado submetido à compressão no plano, foi empregada a técnica de correlação digital de imagens, que possibilita o mapeamento completo do material, permitindo a clara determinação dos pontos de concentração de tensões e, portanto, mais propensos a se tornarem as regiões críticas de fratura do compósito.
Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa.
Alunos envolvidos: Graduação: (1) / Mestrado acadêmico: (2) / Doutorado: (1) .

Integrantes: José Ricardo Tarpani – Coordenador / Amilton Joaquim Cordeiro de Freitas – Integrante / Carlos do Amaral Razzino – Integrante / Almeida, Euripedes G. R. de – Integrante / Ewerton Cruz Cordeiros – Integrante / Braian Esneider Buitrago Uribe – Integrante.
Financiador(es): Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – Bolsa.

2006 – 2015 – Pesquisa FAPESP-PICTA (Parceria para Inovação em Ciência e Tecnologia Aeroespaciais) – Mod. 2, (Sub-projeto: Juntas termoplásticas estruturais aeronáuticas)

Descrição: (Sub-Projeto PICTA-FAPESP 06/61257-5) Objetiva-se a caracterização do desempenho mecânico residual de juntas de laminados compósitos de matriz termoplástica soldadas por resistência elétrica, após carregamento de impacto e fadiga, com e sem degradação por ação ambiental. A meta é efetivar domínio tecnológico para caracterização mecânica de materiais, corpos de prova e estruturas em compósitos que permitam reduções de 10% a 15% em peso e 10% em custo no componente / segmento, tendo como referência o equivalente em metálico atual. Financiamento aprovado: R$ 29.000,00 + US$ 21.550,00. José Ricardo Tarpani Colaborador / Sergio Frascino Muller de Almeida – Coordenador.
Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa.

Integrantes: José Ricardo Tarpani – Integrante / Sergio Frascino Miller de Almeida – Coordenador.
Financiador(es): EMBRAER – Bolsa / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo – Auxílio financeiro.

2006 – 2009 – Auxílio à Pesquisa Individual Fapesp: Propriedades Mecânicas Residuais de Laminados Compostos de Matriz Termoplástica Reconsolidados Após Impacto e Fadiga

Descrição: (Fapesp 06/50110-3) Visando o franco desenvolvimento da Área de Materiais Compostos no Departamento de Engenharia de Materiais, Aeronáutica e Automobilística (SMM), da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) da Universidade de São Paulo (USP), este projeto de pesquisa tem uma abordagem de natureza essencialmente aplicativa estrutural, tal como convém a um Departamento de Engenharia nos moldes do SMM-EESC-USP. Resumidamente, laminados planos de matriz termoplástica de alto desempenho, reforçados com fibras de carbono / vidro, serão impactados, fadigados e posteriormente reconsolidados sob a ação simultânea de pressão e calor, sendo então determinadas suas propriedades mecânicas residuais sob compressão e flexão, as quais serão confrontadas às propriedades do material no estado original (virgem). Condições intermediárias dos laminados, tais como impactados, impactados e fadigados, porém não-reconsolidados, serão também avaliadas para um melhor entendimento dos efeitos da reconsolidação termo-mecânica no restabelecimento da integridade estrutural do material composto. A caracterização dos danos provenientes dos impactos, respectivamente sem e com a subseqüente aplicação de cargas de fadiga, assim como a avaliação do processo de reconsolidação do laminado previamente danificado, serão conduzidas via análise micrográfica de seções transversais metalograficamente polidas, utilizando-se microscópios óptico e eletrônico de varredura, bem como através de inspeções visual e estereoscópica. A conjunção entre os dados de resistência mecânica residual e de quali- e quantificação de danos impingidos aos laminados possibilitará o estabelecimento de critérios de resistência e tolerância a danos desta nova classe de materiais estruturais, que encontra um número cada vez maior de aplicação na indústria de construção aeronáutica. Valores liberados: R$ 51.649,73 + U$ 19.741,21..
Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa.
Alunos envolvidos: Graduação: (1) / Especialização: (0) / Mestrado profissional: (0) / Doutorado: (0) .

Integrantes: José Ricardo Tarpani – Coordenador / Jaime Hilário Araújo Almeida da Paz – Integrante.
Financiador(es): EMBRAER – Cooperação / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo – Auxílio financeiro.

2006 – 2009 – Produtividade em Pesquisa CNPq: Tópicos em fadiga de laminados híbridos metal-fibra de grau aeronáutico

Descrição: (CNPq 301060/2005-3) Aeronaves são permanentemente submetidas a carregamentos cíclicos e, portanto, fadiga dos materiais e estruturas se estabelece como objeto de maior preocupação nesta área da mobilidade. Este projeto de pesquisa aborda o tema ?fadiga? sob diversas perspectivas, tendo os chamados laminados metal-fibra (LMF), destinados à indústria de construção aeronáutica, como objeto de estudo. O principal objetivo deste projeto de pesquisa é a obtenção de resultados experimentais, em escala de laboratório, potencialmente úteis e aplicáveis à certificação de resistência e tolerância a danos de estruturas e componentes fabricados com esta nova classe de materiais aeronáuticos. De acordo com uma ampla consulta à literatura científica aberta, raros, se existentes, são os trabalhos publicados nos referidos temas a serem apreciados no presente projeto: (1) Juntas rebitadas serão ensaiadas em fadiga sob amplitude constante de tensão (curvas S-N), utilizando-se um sistema servo-hidráulico MTS-810 computadorizado. A evolução de danos será realizada por observação óptica direta, via documentação fotográfica, e através de métodos não-destrutivos como líquidos penetrantes e por raios-X na modalidade digital. (2) Ensaios de impacto repetido (fadiga por impacto) serão conduzidos em um dispositivo Charpy semi-automatizado especialmente adaptado. Os danos desenvolvidos serão quali- e quantificados através de observação visual direta, documentação fotográfica, bem como por intermédio de microscopias óptica e eletrônica de varredura aplicadas às seções transversais metalograficamente polidas das amostras danificadas. (3) Ensaio de fadiga de baixo e alto ciclos serão conduzidos em um sistema de fadiga termo-mecânica, sob controles de carga e deformação, respectivamente, variando-se os níveis de tensão, deformação, a relação de cargas (R) e a frequência de aplicação do carregamento..
Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa.
Alunos envolvidos: Graduação: (5) / Mestrado acadêmico: (3) .

Integrantes: José Ricardo Tarpani – Coordenador / Carlos Eduardo Gomes de Castro – Integrante / Henrique de Nogueira Soares – Integrante / Guilherme Augusto Teti – Integrante / Roberto Ormastroni – Integrante / Alan Rodrigo Marinho Gualberto – Integrante / Carlos Eduardo Bordignon Martinez – Integrante / Felipe Arcos de Souza – Integrante / Felipe de Lima Andrade Cardoso – Integrante.
Financiador(es): Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – Bolsa / EMBRAER – Cooperação.

2006 – 2008 – Projeto EMBRAER-EESC: Correlação de estrias de fadiga com espectro de cargas de amplitude constante e variável (Fases I & II) – Área de Materiais da Diretoria de Engenharia da Embraer

Descrição: O principal objetivo deste projeto de pesquisa e desenvolvimento conjunto com a Embraer, o qual é subdividido nas Fases I e II, é o de se estimarem os níveis de carga cíclica que conduziram à falha de componentes estruturais aeronáuticos pelo mecanismo de fadiga. Nesta tarefa, a leitura e a interpretação do padrão de estriamento impresso na superfície de fratura serão realizadas através de técnicas fratográficas, quali- e quantitativa, por microscopia eletrônica de varredura e óptica de transmissão. Uma metodologia analítica especialmente desenvolvida, será empregada na parametrização do fator K entre corpos de prova laboratoriais e componentes estruturais..
Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa.

Integrantes: José Ricardo Tarpani – Integrante / Waldek Wladimir Bose Filho – Coordenador.

2003 – 2006 – Projeto Temático POLI-EESC-IPT Fapesp: Metodologia micromecânica e experimental para análise de defeitos e avaliação de integridade estrutural em dutos para transporte de gás e petróleo

Descrição: (Fapesp 03/02735-6) As atividades de pesquisa deste projeto serão desenvolvidas de forma conjunta e cooperativa entre as equipes do Grupo de Mecânica da Fratura e Integridade Estrutural (NVFRAC) da EPUSP e do Laboratório de Propriedades Mecânicas (LaProMec – SMM) da Escola de Engenharia de São Carlos. A coordenação do projeto será de responsabilidade do NVFRAC através do Prof. Claudio Ruggieri. O NVFRAC também será responsável pelo maior parte do desenvolvimento metodológico analítico e simulações numéricas. O LaProMec-SMM-EESC deverá conduzir todas as atividades experimentais, particularmente em relação ao desenvolvimento de ensaios SE(T). É importante destacar, entretanto, que este projeto requer um esforço sinérgico bastante intenso entre as duas equipes uma vez que o desenvolvimento metodológico e as simulações numéricas necessitam de diversos dados e informações obtidos experimentalmente.
Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa.
Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (1) Doutorado: (1) .

Integrantes: José Ricardo Tarpani – Integrante / Dirceu Spinelli – Integrante / Douglas Serpa Zanetti – Integrante / Waldek Wladimir Bose – Integrante / Claudio Rugieri – Coordenador / Maria Cristina Adami Gatti – Integrante.
Financiador(es): Escola Politécnica da Universidade de São Paulo – Cooperação / Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo – Cooperação / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo – Auxílio financeiro.