Search

The surfaces of a personalized maxillofacial prosthesis were manufactured in a relatively short period of time and at a moderate cost. The surface topography was generated with a Computer-Aided Design system from the Computerized Axial Tomography of a maxillofacial area. The design of the machining manufacturing process, its simulation and verification, were facilitated by the use of a virtual machine tool equivalent to the real machine tool available. Finally, the manufacturing process was successfully achieved by using a conventional 3-axis vertical machining center equipped with a fourth external rotational axis. Using a 3-axis machine tool with an additional axis is less expensive than using a 5-axis machine. There is abundant literature on machining of free-form surfaces using a 5-axis machine tool, but there are few precedents for the manufacturing of this kind of surface using a 4-axis machine. Se fabricaron las superficies de una prótesis maxilofacial personalizada en un lapso de tiempo relativamente corto y con un costo moderado. La topografía de la superficie de la prótesis se recreó en un sistema CAD a partir de una tomografía axial computarizada. El diseño, la simulación y la verificación del proceso de fabricación por maquinado se facilitó gracias al uso de una máquina herramienta virtual equivalente a la máquina real disponible. El proceso de fabricación se ejecutó exitosamente en un centro de maquinado de tres ejes dotado de un cuarto eje de rotación externo. Una máquina herramienta de tres ejes con un eje adicional es menos costosa de operar que una máquina de cinco ejes. Es abundante la literatura sobre maquinado de superficies de forma libre usando máquinas herramienta de cinco ejes, pero hay pocos antecedentes sobre la fabricación de una superficie de este tipo utilizando cuatro ejes de movimiento.

En el presente trabajo se analizó la influencia del tratamiento del revenido en la microestructura y en las propiedades mecánicas del acero de fase dual ferrita-martensita de alta resistencia DP580. Las transformaciones microestructurales analizadas fueron el resultado de aplicar el proceso de revenido en un rango de temperatura de 150 a 500 °C. El análisis metalográfico y fractográfico del acero inicial y el tratado térmicamente se realizó con microscopia óptica y electrónica. Los cambios en las propiedades mecánicas se evaluaron mediante ensayos de tracción uniaxial y microdureza. Se observó que el rango de temperaturas de revenido utilizado afecta de manera gradual la microestructura permitiendo obtener acero con diferentes combinaciones de resistencia y ductilidad. Los efectos del tratamiento térmico de revenido sobre el acero de fase dual analizado son consecuencia de un efecto sinérgico entre las transformaciones en la fase martensita y en la fase ferrita. In this paper was analyzed the influence of annealing treatment on the microstructure and mechanical properties offerrite-martensite of dual phase of high strength steel DP580. The analyzed microstructural transformations were the result of applying the annealing process in a temperature range of 150 to 500 ° C. Metallographic and fractographic analysis were performed on the initial steel and heat-treated steel by using optical and electron microscopy. Modifications in mechanical properties were evaluated by uniaxial tensile tests and by microhardness tests. It was observed that the used range of annealing temperatures affects gradually the microstructure, allowing obtaining different combinations of steel strength and ductility. The effects of annealing heat treatment on the dual phase steel analyzed are the result of a synergistic effect between the transformations in the martensite phase and ferrite phase.

Recubrimientos de NbC, Bi y Bi/NbC fueron depositados en acero AISI M2, usando pulverización catódica con magnetrón desbalan-ceado, a temperatura ambiente y con voltaje de polarización cero, además, fueron estudiados: la estructura cristalina, la morfología, la adherencia y el comportamiento tribológico de los tres recubrimientos. De esta manera, la película de carburo de niobio cristalizó en estructura cubica y las capas de bismuto presentaron estructura romboédrica con orientación aleatoria. El recubrimiento de NbC presentó una superficie suave con baja rugosidad, mientras que las películas de bismuto depositadas sobre acero y sobre la capa de NbC, presentaron mayor rugosidad y morfología compuesta de grandes partículas.Mediante el uso de una capa intermedia de Nb dúctil, se obtuvo buena adherencia entre el recubrimiento NbC y el sustrato de acero, además, el recubrimiento de Bi presentó mejor adherencia con la capa NbC que con el sustrato de acero y el desempeño tribológico del recubrimiento de bismuto depositado sobre el acero no fue satisfactorio, pero según los resultados preliminares, los recubrimientos NbC y Bi/NbC producidos tienen potencial para mejorar el desempeño tribológico del mismo. NbC, Bi and Bi/NbC coatings were deposited on AISI M2 steel substrates using unbalanced magnetron sputtering at room temperature with zero bias voltage. Were studied the phase structure, the morphology, the adhesion and the tribological behavior of the three coatings. The niobium carbide film crystallized in the NbC cubic structure, and the bismuth layers had a rhombohedral phase with random orientation. The NbC coating had a smooth surface with low roughness, while the Bi layers on steel and on NbC coating had higher roughness and a morphology composed of large particles. By using a ductile Nb interlayer good adhesion between the NbC coating and the steel substrate was achieved. The Bi coating had better adhesion with the NbC layer than with the steel substrate. The tribological performance of the Bi coating on steel was not satisfactory, but according to the preliminary results, the produced NbC and Bi/NbC coatings have the potential to improve the tribological performance of the steel.

En este trabajo se depositaron recubrimientos de NbC sobre sustratos de acero AISI 316L utilizando el proceso de sputtering con magnetrón desbalanceado (UBM). Los recubrimientos se depositaron a temperatura ambiente para evitar alteraciones en la microestructura del sustrato, sin polarización y con un espesor de 200 nm. La microestructura de los recubrimientos depositados se caracterizó mediante difracción de rayos X (DRX), microscopia electrónica de barrido (SEM), microscopia de fuerza atómica (AFM) y perfilometría. La adherencia se evaluó utilizando el ensayo de rayado y la resistencia a la corrosión se evaluó mediante polarización potenciodinámica y espectroscopia de impedancia electroquímica en solución de NaCl al 3,5%. Los resultados indican que el recubrimiento NbC tiene una orientación preferencial (111), con valores de carga crítica de 10 a 25 N, densidades de corriente de corrosión de 11,2 nA/cm² y porcentajes de porosidad de 0,28% que dan una buena resistencia a la corrosión para proteger a los aceros inoxidables. In this work NbC coatings were deposited on AISI316L steel substrates by reactive unbalanced magnetron sputtering. The coatings were deposited at room temperature to avoid heating alterations in the steel substrate microstructure, without bias and with a thickness of 200 nm. The coatings microstructure was characterized by X ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). Adherence of the coatings was evaluated using the scratch test and its corrosion resistance was evaluated by potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy in a 3.5% NaCl solution. The results indicate that the coating NbC has (111) preferential orientation, exhibits good adhesion and has good corrosion resistance for stainless steels protection.

This paper presents the mono-objective and multi-objective solution to the cell manufacturing layout problem using two new discrete hybrid algorithms based on bacterial chemotaxis and genetic algorithms. The proposed models simultaneously solve the issues that constitute the problem of the layout of manufacturing cells: the formation of the cells and the inter- and intra-cell layout, considering the clustering of cells, and the cost of transportation and material handling. The performance of the proposals was evaluated with benchmark problems of manufacturing cells, traveling salesman problem and a multi-objective version of knapsack problem. The mono-objective results were compared with GA, BFOA and Bacterial-GA, while the multi-objective results were compared with well-known algorithms NSGA2 and SPEA2, obtaining better performances in both cases. Este trabajo presenta la solución mono-objetivo y multi-objetivo del problema de la distribución de planta en celdas de manufactura a través de dos nuevos algoritmos híbridos discretos basados en quimiotaxis de bacterias y en algoritmos genéticos. Los modelos propuestos resuelven simultáneamente los dos inconvenientes que constituyen el problema de la distribución de planta en celdas de manufactura: la formación de las celdas y la distribución de planta intra e inter celdas, considerando el agrupamiento de las celdas y el costo de transporte y manipulación de materiales. El desempeño de las propuestas se evaluó con problemas de prueba de distribución de planta de celdas de manufactura, agente viajero (TSP) y el caso multi-objetivo del problema de las mochilas. Los resultados mono-objetivo se compararon con AG, BFOA y Bacterial-GA, mientras que los resultados multi-objetivo se compararon con los reconocidos algoritmos NSGA2 y SPEA2 en los que se obtuvo un mejor desempeño en los dos casos.

Este artículo presenta la caracterización estructural y mecánica sobre un acero con efecto TRIP (Transformation Induced Plasticity- transformación inducida por plasticidad). El estudio comprende un análisis microestructural detallado y su influencia ante ensayos de doblado, esfuerzo-deformación y fractura. Los resultados muestran que el alto valor del esfuerzo a fluencia y una capacidad de endurecimiento muy limitada se deben al alto contenido de carbón y a la alta fracción de la fase martensita inicial al proceso de deformación de este estudio. Las metalografías obtenidas evidencian el reordenamiento de las fases microestructurales relacionado con el nivel de deformación, y la orientación de estas fases en la dirección del esfuerzo aplicado. This article presents the structural and mechanical characterization of a TRIP (transformation induced plasticity) effect steel. The study contains a detailed microstructural analysis and its influence in bending, stress-strain, and fracture tests. The results show that a high value for yield strength and a limited hardening capability, are due to a high content of carbon and the prominent fraction of the initial martensite phase in the steel before strain. The obtained metalographies show that the reorganization of the microstructural phases is related with the level of deformation and the orientation of these phases towards the applied stress.

Se implementó un modelo que simula el proceso de maquinado ortogonal de metales por el método de elementos finitos (MEF). Para el desarrollo del modelo se utilizó el programa Ansys Flotran. El material de trabajo se simuló como un fluido de alta viscosidad que impacta un sólido cuya geometría es la de la arista de corte. A partir del modelo numérico, se realizó un diseño de experimentos factorial fraccionado usando el programa Minitab, donde las variables de entrada seleccionadas fueron: profundidad de corte, velocidad de corte, ángulo de desprendimiento, densidad y viscosidad del fluido. Las variables de salida consideradas fueron la velocidad de salida de la de viruta y la posición del punto de estancamiento en la formación de la viruta. Se realizaron dos metamodelos funcionales que representan la interacción entre las variables de entrada y de salida del modelo MEF. El primer metalmodelo se realizó por medio de una regresión lineal y el segundo por lógica difusa. Los experimentos con los dos metamodelos mostraron que dos de las variables de entrada (profundidad de corte y ángulo de desprendimiento), tienen la mayor influencia en las variables de salida elegidas: velocidad de la viruta y en la posición del punto de estancamiento. El metamodelo basado en lógica difusa presentó una mejor representación de la relación entre las variables de entrada y de salida. In this work it was implemented a numerical model that simulates the process of orthogonal machining of metallic materials by means of the Finite Elements Method (FEM). For the development of the model, the program Ansys Flotran was used. The material was simulated as a high viscosity fluid crashing against a solid with the cutting edge geometry. From the numerical model it was made a factorial fractionated design of experiments using Minitab software, where the selected input variables were: cutting speed, depth of cut, rake angle, density and viscosity of the fluid. The considered output variables were the velocity of chip and the position of the stagnation point. Two functional metamodels of the FEM model were made, the first one by determining the empirical equations by means of a linear regression. The second was made by establishing functions based on fuzzy logic. The experiments with both metamodels showed that the depth of cut and the rake angle have the greater influence in the chip speed and in the position of the stagnation point. The metamodel based on fuzzy logic presented a better representation between the input and output variables.

La tecnología de maquinado a alta velocidad (High Speed Machining o HSM) ha permitido el maquinado de aceros en estado endurecido. En este trabajo se comparó experimentalmente el tiempo fabricación de una cavidad de molde de pequeñas dimensiones utilizando la secuencia de procesos convencional que incluye electroerosión y utilizando una secuencia en que se realiza el proceso de fresado en duro con estrategias HSM tanto para desbaste como para acabado. El uso de la secuencia de procesos con maquinado HSM en duro resultó en una reducción de 55% en el tiempo de manufactura comparado con el proceso tradicional usando electroerosión. Sin embargo, es importante anotar que en aplicaciones específicas debe realizarse un análisis de la secuencia de procesos adecuada para cada caso particular considerando los costos y beneficios pues no hay una secuencia que sea mejor en todos los casos. The high speed machining (HSM) technology has allowed the machining processing of hardened steels. In this paper we compared experimentally the manufacturing time to produce a mould cavity of small dimensions using the conventional process sequence that includes EDM and using a sequence with hard HSM milling strategies for both roughing and finishing. The sequence with hard HSM milling resulted in a reduction of 55% of total manufacturing time compared with the traditional process using EDM. However, it is important to note that for specific applications it should be done an analysis of the appropriate processes sequence for each particular case considering the costs and benefits, because there is no sequence that is best in all situations.

Las superficies de diversos componentes son modificadas para darles características particulares de funcionamiento, para ello se utilizan diversos métodos, entre ellos ablación con láser y variantes del proceso de maquinado denominadas fly cutting. Los recursos necesarios para la producción de superficies con patrones de microcavidades utilizando fly cutting conllevan el uso de equipos no convencionales de alto costo, con características como inducción de vibraciones de precisión con un alto grado de resolución del proceso, para obtener rasgos micro o nanométricos. El presente trabajo, se enfocó en generar estructuras de superficie implementando el método fly cutting en máquinas convencionales, buscando lograr este tipo de superficies con tecnología usual en la industria de maquinado. Sobre probetas de bronce SAE 40, se realizaron experimentos preliminares para seleccionar las herramientas de corte y los métodos de fabricación de las estructuras de superficie basadas en microcavidades obtenidas por maquinado. Se planteó así el trabajo con tres tipos diferentes de herramientas de corte: herramienta para torneado de roscas, herramienta cola de milano y fresa frontal de insertos rectos. Como resultado de los experimentos preliminares, se descartó el uso de la herramienta cola de milano por el riesgo que presentó para la máquina en el proceso de maquinado, el proceso de fresado frontal se descartó también debido al tipo de estructura anisotrópica que produce, por último, se decidió explorar más a fondo la fabricación de texturas de superficie usando una herramienta de torneado de roscas dado que con este método es posible obtener texturas homogéneas en superficies incluso de gran área. Para la estrategia de fabricación seleccionada, se desarrolló un método de modelado CAD usando una combinación de MatLab y de SolidWorks, el modelado del proceso permite diseñar y visualizar las estructuras de superficie antes de la fabricación. Los factores de diseño de las estructuras propuestas son la frecuencia rotacional y la velocidad de avance. Se fabricaron cuatro tipos de estructuras para las cuales se programó desfase vertical y horizontal en el inicio de cada trayectoria de maquinado, obteniendo dos texturas con aristas en la superficie debidas a la distancia programada de desfase vertical. En todas las estructuras fabricadas se presentó retemblado (chatter) debido esencialmente al voladizo de la herramienta en el montaje. La topografía de las estructuras de superficie se examinó mediante microscopia electrónica de barrido y mediante microscopia óptica; se logró establecer que el método de fabricación produce resultados muy próximos a los obtenidos en la fase de modelado CAD, con diferencias debidas al montaje y precisión de la máquina herramienta utilizada. Adicionalmente se concibió un ensayo reciprocante de desgaste no estándar para evaluar la capacidad de las estructuras de superficie producidas como reservorios de lubricante en aplicaciones con piezas deslizantes utilizando como criterio de evaluación del ensayo la pérdida de masa en las probetas. Se observó que las estructuras con aristas en la superficie muestran un mayor grado de desgaste. El trabajo desarrollado permitió establecer que es factible usar variantes de bajo costo del proceso de maquinado convencional para obtener superficies con textura basadas en microcavidades. También que es relativamente sencillo realizar el modelado del proceso para diseñar las estructuras antes de su fabricación. Abstract: The surfaces of various components are modified to give them particular characteristics of operation, for which various methods are used, among them laser ablation and variants of the machining process called fly cutting. The necessary resources for the production of surfaces with microcavities patterns using fly cutting entail the use of non-conventional equipment of high cost, with characteristics such as induction of precision vibrations with a high degree of process resolution, to obtain micro or nanometric features. The present work, focused on generating surface structures implementing the fly cutting method in conventional machines, seeking to achieve this type of surfaces with the usual technology in the machining industry. On SAE 40 bronze specimens, preliminary experiments were carried out to select the cutting tools and the fabrication methods of the surface structures based on microcavities obtained by machining. The work was thus proposed with three different types of cutting tools: tool for turning of threads, tool dovetail and front milling of straight inserts. As a result of the preliminary experiments, the use of the dovetail tool was ruled out due to the risk it presented to the machine in the machining process, the front milling process was also ruled out due to the type of anisotropic structure that it produces, finally , it was decided to further explore the manufacture of surface textures using a thread turning tool since with this method it is possible to obtain homogeneous textures on even large area surfaces. For the selected manufacturing strategy, a CAD modeling method was developed using a combination of MatLab and SolidWorks, the process modeling allows to design and visualize the surface structures before manufacturing. The design factors of the proposed structures are the rotational frequency and the forward speed. Four types of structures were manufactured for which vertical and horizontal offset was programmed at the start of each machining path, obtaining two textures with edges on the surface due to the programmed distance of vertical offset. In all the fabricated structures, it was presented as a chatter due essentially to the overhang of the tool in the assembly. The topography of the surface structures was examined by scanning electron microscopy and by light microscopy; it was established that the manufacturing method produces results very close to those obtained in the CAD modeling phase, with differences due to the assembly and precision of the machine tool used. Additionally, a non-standard wear reciprocating test was designed to evaluate the capacity of the surface structures produced as lubricant reservoirs in sliding part applications, using the loss of mass in the specimens as the evaluation criterion of the test. It was observed that structures with edges on the surface show a greater degree of wear. The work developed allowed to establish that it is feasible to use low cost variants of the conventional machining process to obtain textured surfaces based on microcavities. It is also relatively easy to perform the modeling of the process to design the structures before they are manufactured. Maestría

Para mejorar las habilidades profesionales e interpersonales, la educación en ingeniería debe implementar métodos de aprendizaje centrados en el estudiante. En esta investigación, se implementó un método de aprendizaje conjunto combinando métodos derivados del pensamiento constructivista y la teoría de la carga cognitiva; específicamente, el aprendizaje basado en problemas y el aprendizaje basado en ejemplos para satisfacer los criterios establecidos en la ABET. Aunque numerosa evidencia respalda efectividad de cada método, se desconoce el efecto combinado de estos métodos durante un semestre académico en la construcción de habilidades profesionales e interpersonales, y se desconoce si los métodos citados son complementarios y aumentan su eficacia en comparación de la aplicación por separado de cada uno. Esta investigación fue aplicada en la Universidad Nacional de Colombia, sede Bogotá para estudiantes de las prácticas de laboratorio de Procesos de Manufactura de la Facultad de Ingeniería durante dos semestres consecutivos. Según los resultados, el aprendizaje basado en problemas favorece la adquisición de habilidades de trabajo en equipo y comunicación; sin embargo, su contribución al aprendizaje de los temas del laboratorio es estadísticamente insignificante con una tendencia negativa que favorece el uso del aprendizaje basado en ejemplos para el dominio de los contenidos del curso. Abstract: To improve professional and interpersonal skills, engineering education should implement student-centered learning methods. In this research, a joint learning methodology was implemented by combining methods derived from the constructivist thought and cognitive load theory; namely, problem-based learning and example-based learning to satisfy the ABET criteria. Although numerous evidence supports the effectiveness of each method, their combined effect of the methods during an academic semester is unknown. This research was applied in the Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, for students in the Manufacturing Processes laboratory practices of the Faculty of Engineering during two consecutive semesters. According to the results, problem-based learning favors the acquisition of teamwork and communication skills; however, its contribution to the learning of the laboratory subjects is statistically insignificant, with a negative tendency favoring the use of example-based learning for the mastery of the course contents. Maestría

Resumen: Las aleaciones de titanio son clasificadas dentro de los materiales difíciles de maquinar, no obstante, son usadas en la fabricación de componentes para las industrias aeroespacial, química, biomédica, debido a su excelente relación resistencia mecánica – peso, resistencia a la corrosión y buen desempeño a altas temperaturas. El proceso de fresado con herramienta de punta esférica es utilizado para la obtención de superficies de forma compleja, conformadas por secciones de superficie con curvaturas cero, positivas y negativas. En dichas condiciones, variables como el material de la pieza, el ángulo de inclinación del eje de la herramienta con respecto al vector normal de la superficie, el cambio de la sección transversal de la viruta y la variación del estado tensión-deformación, inciden directamente en la vibración de la herramienta, produciendo cambios anisotrópicos en la rugosidad superficial. En esta tesis se presenta una explicación del efecto de la estrategia de maquinado, en el proceso de fresado de acabado con herramienta de punta esférica, sobre la rugosidad y la microestructura superficial de la aleación de titanio Ti-6Al-4V, fue abordado con base en el modelamiento cinemático del proceso de maquinado y el modelamiento geométrico de la evolución del espesor de la viruta durante su proceso de formación. A efecto de comparación también fueron fabricadas superficies en la aleación de aluminio 7075. Fue diseñada una probeta con superficies de curvatura cero, positiva y negativa. El proceso de diseño consideró las posibilidades de montaje en un centro de mecanizado vertical de cuatro ejes, garantizando una sujeción precisa y rígida de la materia prima. El plan de manufactura fue diseñado teniendo en cuenta criterios de ingeniería de producto y proceso; y fue simulado, antes de ejecutarlo en la máquina real, en un centro de maquinado multiejes CNC virtual implementado en un sistema CAM. Los experimentos piloto permitieron validar el correcto desarrollo de la secuencia de operaciones de manufactura y la rigidez del montaje tecnológico. El comportamiento del vector de velocidad de corte, que define la dirección de desprendimiento de la viruta, fue modelado cinemáticamente en función de los radios de curvatura de la superficie y de la posición relativa entre el eje de la herramienta y el vector normal a la superficie. Debido a que la morfología de la viruta cambia, en función de la dirección del vector de velocidad de corte, el modelamiento geométrico permitió observar la evolución teórica del espesor de la viruta durante su proceso de formación. De las superficies de la probeta maquinada fueron extraídas muestras por medio del proceso de electroerosión de hilo. Se tomaron datos de rugosidad de las muestras de las superficies por medio de microscopia confocal y como resultado se detectaron mayores valores de rugosidad en zonas localizadas de las superficies cóncavas y convexas. Las zonas que presentaron mayor rugosidad superficial corresponden a aquellas en que el proceso de formación de la viruta ocurrió del menor al mayor espesor. En estas zonas se practicaron análisis de microscopía electrónica de barrido, encontrando virutas parcialmente formadas, adheridas y redepositadas sobre la superficie. Se realizaron análisis de microdureza sub-superficial que permitieron determinar una mayor microdureza en las zonas en dónde se presentó el defecto, con respecto a las zonas en donde no se presentó y con respecto al material base. De acuerdo con los análisis metalográficos realizados, en ninguna de las superficies estudiadas se presentó deformación plástica en la sub-superficie. El proceso de fresado de acabado con herramienta de punta esférica no generó el defecto en la aleación de aluminio 7075. De otra parte, el defecto sobre las superficies maquinadas de la aleación de titanio puede ser explicado por la interacción de varios factores: la alta fricción y dificultades para la formación inicial de la viruta, cuando esta se forma del menor al mayor espesor; la alta resistencia a la tracción de esta aleación de titanio junto con su bajo módulo de elasticidad; y a sus características de endurecimiento e inestabilidad termo-plástica durante el proceso de maquinado. Abstract: Titanium alloys are classified within the category of difficult-to-cut materials, nevertheless, they are used for the manufacturing of a great variety of components in the aerospace, chemical, and medical industries due to its excellent relation between mechanical resistance and weight, corrosion resistance and good performance at high temperatures. The CNC multi-axis machining process with a ball-end tool is commonly used to obtain free-form surfaces, which are formed by zero, positive and negative curvature surfaces. In these conditions, variables like the material of the part, the tool inclination angle with respect to the surface normal vector, the change of the transversal section of the chip, and the variation of the stress and strain tensors, have a direct influence on tool vibration, which produces anisotropic changes in the superficial roughness. This thesis present an explanation of the effect of the machining strategy, in the process of ball-end milling, on roughness and the superficial microstructure of the titanium alloy Ti-6Al-4V, was done on the basis of kinematic modeling of the machining process and the geometric modeling of the evolution of the thickness of the chip during its formation process. Surfaces were also produced in the aluminum alloy 7075 for the purpose of comparison. A test part was designed with zero-curvature surfaces, positive and negative. The designing process considered the possibilities of assembly in a 4-axis vertical machining center, guaranteeing precise and rigid subjection of the raw material. Product and process engineering criteria were taken into account in designing the manufacturing plan; and it was simulated, in a virtual CNC multi-axis machining center implemented in a CAM system before being done on the actual machine. The experiments made it possible to validate the correct development of the sequence of manufacturing operations and the stiffness of the technological setup. The performance of the cutting-speed vector, which defines the direction of formation of the chip, was modeled kinematically according to the radii of curvature of the surface and of the relative position between the axis of the tool and the normal vector to the surface. Due to the fact that the morphology of the chip changes, depending on the direction of the cutting-speed vector, the geometric modeling made it possible to observe the theoretical evolution of the thickness of the chip during its formation process. Samples were extracted from the surfaces of the machined test part by means of the wire electrical discharge machining process. Data were collected regarding the roughness of the samples by means of confocal microscopy and, as a result, greater roughness values were detected in localized zones of the concave and convex surfaces. The zones that presented greatest superficial roughness were those in which the process of forming the chip occurred from lesser to greater thickness. Electronic microscope scanning was done in these zones and partially formed chips were found, smeared and adhered to the surface. Analyses of subsurface micro-hardness were done which made it possible to determine greater micro-hardness in the zones where the defect appeared, with respect to the zones where it did not occur and with respect to the raw material. According to the metallographic analyses carried out, no plastic deformation of subsurface was detected on any of the surfaces studied. The ball-end milling process did not generate the defect in the aluminum alloy 7075. On the other hand, the defect on the machined surfaces of the titanium alloy can be explained by the interaction of various factors: the high friction and difficulties in the initial formation of the chip, when it is formed from lesser to greater thickness; the high tensile strength of this titanium alloy, together with its low elastic modulus; and to its work-hardening characteristics and thermo-plastic instability during the machining process Doctorado

En este trabajo se produjeron películas nano estructuradas de NbC, Bi y bicapas Bi/NbC sobre acero M2 y 316L mediante la técnica Sputtering con magnetrón desbalanceado, y se evaluó su resistencia frente al desgaste por medio del ensayo pin on disc, la adherencia con una prueba de rayado y la resistencia a la corrosión de las películas depositadas sobre los sustratos 316L mediante técnicas electroquímicas. La microestructura de los recubrimientos se analizó mediante Difracción de rayos X, Microscopía electrónica de Barrido, Microscopia de fuerza atómica y microscopía laser confocal. La microscopía electrónica de barrido y de fuerza atómica revelaron superficies de muy baja rugosidad en el caso de la película NbC y con pocos defectos, mientras que las películas de bismuto presentaron mayor valor de rugosidad y con zonas de vacios debido al mecanismo de crecimiento del Bismuto. El depósito de las películas NbC se realizó en atmosfera reactiva de metano (0.008 sccm) y argón (22 sccm) con corriente DC de 300 mA, mientras que las películas de bismuto se depositaron con potencia de 40 W y flujo de argón de 9 sccm. Los resultados obtenidos muestran que el coeficiente de fricción de la película de bismuto y la bicapa aumenta desde el inicio del ensayo debido a la baja adherencia de las películas. Por otro lado, la película NbC presento la menor tasa de desgaste posiblemente debido a sus buenas propiedades mecánicas y mejor adherencia y la bicapa fue la configuración que brindo una mayor protección al acero disminuyendo considerablemente su tasa de desgaste. En cuanto a la resistencia a la corrosión el mejor comportamiento fue el de la película NbC posiblemente debido a su naturaleza cerámica y buena adherencia al sustrato. No se observa buena resistencia a la corrosión de los recubrimientos de bismuto y la bicapa debido a la baja adherencia y alta rugosidad de estas películas. Abstract. In this work were produced NbC and Bi nanostructured films and bilayers Bi / NbC with substrates M2 and 316L steel using the UBM (unbalanced magnetron sputtering) technique. Wear resistance by pin on disc test, adherence by scratch test and corrosion resistance in films grown on 316 L steel, were evaluated. Coatings microstructure was analyzed by XRD (X-ray diffraction), SEM (Scanning Electron Microscopy), atomic force microscopy and confocal laser microscopy. Scanning electron and atomic force microscopes show low roughness and defects in NbC surface, while Bi films show high roughness with voids due to the bismuth growth mechanism. NbC films deposition was performs in methane (0.008 sccm)+ argon (22 sccm) reactive atmosphere with 300 mA of DC current. Bismuth films were deposited with 40W DC Power and 9 sccm argon flow. The results show that the friction coefficient of the bismuth film and the bilayer increases from start of the test due to the low adherence of the films. Furthermore, the NbC film showed the lowest wear rate possibly due to its good mechanical properties and better adhesion. Bilayer was that provide greater protection to steel greatly decreasing their rate of wear. As for corrosion resistance performance the best film was NbC possibly due to their ceramic nature and good adhesion to substrate. Bismuth films and bilayer shows bad corrosion resistance due its poor adherence and high roughness. Maestría

Este trabajo presenta la aproximación por el método libre de malla de Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) para el modelamiento de la formación de la viruta en el proceso de maquinado ortogonal de metales. Se aborda el problema considerando el maquinado como un proceso con altas deformaciones y para modelarlo se emplean las ecuaciones de conservación discretizadas por SPH para masa, momento y energía, bajo los principios de la mecánica de solidos para un modelo elástico-plástico perfecto. Se utilizó el modelo de Johnson y Cook para la determinación del régimen plástico. En el desarrollo del trabajo se muestran los principios básicos de la formación de la viruta, la implementación del método SPH, se explica el modelo de maquinado utilizado y su comparación con datos experimentales y con otros modelos. El modelo de maquinado desarrollado con SPH muestra un comportamiento realista de la morfología de la viruta en los momentos iniciales de formación de la misma y en la temperatura en la zona principal de cizallamiento. / Abstract. This paper presents the approximation by the mesh-free method Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) for modeling the orthogonal metal machining process for the chip formation. An approach to the problem considering the machining process as a high strain process is done, in which are used the conservation equations discretized by SPH for mass, momentum and energy, and additionally the principles of solid mechanics for an elastic-plastic model, employing the Johnson and Cook model for determining the plastic regime. In this way are shown the basics of chip formation, SPH implementation, presentation of machining model and its comparison with other models and experimental data. The SPH model shows an adequate machining behavior of the chip morphology on the initial forming moments and temperature in the primary shear zone Maestría

La definición del layout de un sistema de manufactura celular implica la solución de dos problemas: el primero la formación de celdas (CF cell formation), el cual toma en cuenta la similitud entre las partes con respecto a sus procesos de fabricación para agrupar las máquinas en celdas y las partes en familias. El segundo es la definición del layout inter e intra celdas, proceso donde se define la posición relativa de las máquinas al interior de la celda y de las celdas entre sí.Este documento presenta la solución simultánea del problema del layout de celdas de manufactura a través de dos algoritmos, el primero un algoritmo mono-objetivo híbrido discreto basado en forrajeo de bacterias y algoritmos genéticos, denominado DHBFGA (Discrete Hybrid Bacterial Foraging Genetic Algorithm) que minimiza el costo de transporte y maximiza el agrupamiento de las celdas, considerando la secuencia de operaciones, los volúmenes de producción y la cantidad de piezas en cada movimiento. El segundo algoritmo es una versión híbrida discreta del algoritmo BCMOA (Bacterial Chemotaxis Multiobjetive Optimization Algorithm), que minimiza el costo de transporte y maximiza el agrupamiento de las celdas. El desempeño del algoritmo mono-objetivo propuesto fue probado con problemas de prueba del agente viajero TSP y problemas de layout de las celdas de manufactura, los resultados obtenidos se compararon con las soluciones de versiones discretas del BFOA, AG y el algoritmo Bacterial-GA Foraging, obteniéndose un mejor desempeño en fitness y tiempo respecto a estos. La propuesta multi-objetivo fue comparada con los algoritmos NSGA2 y SPEA2, solucionando el problema multi-objetivo de las mochilas y problemas de layout de celdas de manufactura, obteniéndose un mejor desempeño en cuanto a tiempo y convergencia del algoritmo propuesto DH-BCMOA. / Abstrct. The definition of cell manufacturing layout implies the solution of two problems: first the cell formation problem, which takes account the similarity between the parts with respect to shape and production processes to group machines in cells and parts in families. The second is the definition of inter and intra cell layout, process which defines the relative position of the machines within the cell and the cells between these. This document presents the simultaneous solution of cell manufacturing layout problem through two algorithms, first a mono-objective discrete hybrid algorithm based on bacterial foraging and genetic algorithms, called Discrete Hybrid Bacterial Foraging Genetic Algorithm DHBFGA that minimizes the transportation cost and maximizes the grouping of cells, considering the sequence of operations, production volumes and the number of pieces in each movement. The second algorithm is a discrete and hybrid version of Bacterial Chemotaxis Multiobjective Optimization Algorithm BCMOA, which minimizes transportation costs and maximizes the grouping of cells. The performance of the proposed mono-objective algorithm was tested with benchmark problems of traveling salesman problems TSP and cell manufacturing layout, the results obtained were compared with the solutions of discrete versions of BFOA, AG and Bacterial-GA Foraging Algorithm, obtaining a better performance in fitness and time than these. The proposed multiobjective algorithm was compared with NSGA2 and SPEA2, solving the problem of multiobjective knapsack problems and cell manufacturing layout problems, resulting in better performance in terms of time and convergence of the proposed algorithm DH-BCMOA. Maestría

Fue evaluada la incidencia de implementar un proyecto de curso, estructurado bajo los lineamientos de aprendizaje basado en proyectos (ABP) y formación por competencias, en el desempeño de los estudiantes de un curso de pregrado sobre procesos de manufactura por maquinado. El proyecto concebido con este fin consistió en el desarrollo de un magazín con artículos y plataforma web desarrollados enteramente por los estudiantes. Fueron utilizados métodos mixtos de investigación educativa y un diseño cuasi-experimental que involucra mediciones del desempeño en un grupo denominado experimental y en otro grupo denominado de control. El grupo experimental corresponde a los estudiantes que tomaron la asignatura (Código SIA 2017214, 2012-03) en el segundo semestre de 2012, quienes desarrollaron el proyecto de curso mencionado, el grupo de control correspondió a estudiantes de semestres anteriores que no desarrollaron el proyecto de curso mencionado. Se concluyó que el proyecto tuvo influencia en el desarrollo de algunas competencias particulares. Abstract. The incidence of implementing a course project on the performance of students in an undergraduate course on manufacturing processes for machining was evaluated, under the guidelines of structured project-based learning (PBL) and skills training. The course project conceived for this purpose was the development of a magazine with articles and web platform developed entirely by students. Educational research by Mixed methods and quasi-experimental design were used, involving performance measures in a group called experimental and another group called control. The experimental group is for students who took the course in the second half of 2012 (SIA Code 2017214, 2012-03), who developed the mentioned course project, the control group corresponded to students of previous semesters who did not develop the project mentioned course. It was concluded that the project was influential in the development of certain competencies. Maestría