MEMORIAS DEL XXIV CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM 19 al 21 DE SEPTIEMBRE DE 2018 CAMPECHE, CAMPECHE, MÉXICO

R E S U M E N

El presente trabajo describe una propuesta de plan de estudios a nivel licenciatura en diseño y mantenimiento de

moldes y troqueles aplicable en primera instancia al modelo por competencias profesionales bajo el cual se rigen las

Universidades Tecnológicas del país. La propuesta del plan de estudios es el resultado del trabajo conjunto de

profesores de las carreras de mecatrónica, mantenimiento y sistemas productivos de la Universidad Tecn ológica del

Valle de Toluca, en el marco del primer curso de profesionalización “Tecnologías de frontera para la industria

automotriz” impartido por la UNAM. El plan de estudios propuesto surge como una respuesta en el mediano plazo a

las necesidades de la industria automotriz a nivel local y nacional, ya que dicha industria representa el sector con

mayor demanda en el Valle de Toluca y actualmente son pocos las instituciones o centros de formación que ofrecen este

tipo de capacitación en México. A lo largo de este documento se encuentran la justificación, contenidos, infraestructura

y factores de éxito que influirán en la implementación del programa de estudios propuesto.

Palabras Clave: Programa de Estudios, Troquel, Matriceria, Industria Automotriz

A B S T R A C T

The present work describes a proposal of undergraduate program in design and maintenance of molds and dies applied

to professional competences model of the Technological Universities of the country. The proposal of the program is the

result of the work of professors of the mechatronics, maintenance and production systems programs of the Universidad

Tecnológica del Valle de Toluca, within the framework of the first professionalization course "Border technologies for

the automotive industry" by UNAM. The proposed program is a response in the medium term to the needs of the

automotive industry at the local and national level, since this industry has the greatest demand in the Toluca´s Valley

and currently few institutions and centers offer this type of training in Mexico. Throughout this document the

justification, content, infrastructure and success factors that will influence the implementation of the program are

described.

Keywords: Thin films, Undergraduate program, Mold, Die, Automotive Industry

Tema A5 Educación en Ingeniería Mecánica

“Propuesta de plan de estudios en: Diseño y mantenimiento de moldes y troqueles”

Alva Rodrigoa *, Flores Franciscoa , Nava Francisca a , Baltazar Gustavoa

a Univesidad Tecnógica del Valle de Toluca, Carretera del Departemento del DF km 7.5 Santa María Atarasquillo , Lerma, CP 52044, México

* rodrigo.alva@utvtol.edu.mx

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1. Introducción

En la actualidad es importante destacar el gran avance y

crecimiento que ha tenido el mundo globalizado gracias al

desarrollo de nuevas tecnologías, las cuales han provocado

grandes cambios en el manejo de la información, el

desarrollo del ser humano e innovación tecnológica. Como

consecuencia, los métodos de enseñanza-aprendizaje se

ven afectados por las actualizaciones de los programas de

estudio y la manera de ser evaluados.

A través del curso Tecnologías de Frontera para la

Industria Automotriz [1] se identificaron las necesidades

del contexto laboral más importantes de la Industria

Automotriz y su cadena de valor. Una de ellas es el

requerimiento de capital humano especializado en el diseño

y mantenimiento de moldes de inyección y de troqueles.

Para formar personal con los conocimientos, competencias

y habilidades necesarias que satisfagan esta demanda a

continuación se propone un plan de estudios para la

Carrera de Ingeniería en Diseño y Mantenimiento de

Moldes y Troqueles

2. Justificación de la creación del programa

Las necesidades del mercado industrial en México son

heterogéneas y muchas veces nuestro país no puede cubrir

la demanda de productos en las distintas ramas de la

industria, es por eso la importancia de desarrollar

empresas enfocadas a la producción de herramentales en

los distintos sectores industriales con mayor demanda, que

mantengan altos índices de competitiv idad y mejora

continua. En la producción de vehículos se utilizan los

troqueles, herramientas y moldes para producir una gran

variedad de estampados, moldes para productos de plástico

y para p iezas fundidas. La importancia del desarrollo de

troqueles y moldes radica en que la mayoría de ellos son

importados, esto se debe a una falta de capacidad nacional,

técnica y tecnológica en el sector [2], dicha situación

genera el aumento en costos de producción. Los moldes y

troqueles que se demandan son muy especializados y se

requiere de la v inculación entre la inversión y trasferencia

de conocimientos para poder desarrollarlos. Para lograr

este grado de especialización en nuestro país, se debe

primero consolidar la creación de un clúster de la industria

metalmecánica y así poder tener una infraestructura

adecuada para que cada empresa que desee especializarse

tenga a la mano una institución que le de servicios de

laboratorios especializados y capacitación para el diseño,

fabricación y mantenimiento de moldes y troqueles.

La figura 1 está basada en el documento “estudio de

prospectivas tecnológicas para la manufactura de troqueles

y su aplicación en el contexto nacional” [3] y muestra un

diagrama de las etapas de diseño de troqueles. Mediante las

asignaturas propuestas para el plan de estudios se pretende

cubrir las competencias necesarias para lograr de manera

óptima cada uno de los pasos necesarios en la manufactura

de moldes y troqueles y potenciar su mantenimiento.

Figura 1.- Modelo diseño de troqueles

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3. Competencia en mantenimiento

“Mantener en óptimas condiciones la maquinaria, equipo y

herramental utilizado para la fabricación de p iezas plásticas

y metálicas, empleando técnicas de Mantenimiento

Productivo Total, TPM y Mantenimiento Centrado en la

Confiab ilidad, RCM, para satisfacer las demandas del

sector automotriz”.

Esta competencia se enfoca primordialmente en asignaturas

que argumentan las razones de la aplicación de ciertas

técnicas del mantenimiento, el grado de confiabilidad de

éstas y las observaciones especiales o cuidados que se debe

de tener al hacer uso de ellas en el área de moldes troqueles

durante su labor como profesional. El enfoque sugerido

requiere que las actividades promuevan el desarrollo de

habilidades en procesos intelectuales como el análisis con

la intención de generar una actividad intelectual compleja.

Para lograr esta competencia se proponen las asignaturas

mostradas en la siguiente tabla, tomando como referencia

planes de estudio de otras instituciones como Facultad de

Ingeniería, UNAM, Instituto Politécnico Nacional y la

Coordinación General de Universidades Tecnológicas [4-

6].

Tabla 1 – Contenido de las asignaturas relacionadas al área

manteniemitno.

Asignatura Contenido

Introducción al

Mantenimiento

Evolución del mantenimiento.

Clasificación del mantenimiento.

Tipos de procesos en las organizaciones productivas.

Principios de manufactura esbelta.

Técnicas TPM y RCM Pérdidas en los procesos productivos

Herramientas para la reducción de pérdidas en los

procesos productivos

Filosofía del TPM

Técnicas de RCM y AMEF

Gestión del

Mantenimiento

Plan maestro de mantenimiento

TPM y RCM

Control del Mantenimiento

Calidad en el

Mantenimiento

Gestión de la Calidad

Estadística y probabilidad

Herramientas estadísticas para la calidad

Herramientas de Confiabilidad

Tribología Impacto de la Tribología en los costos de manufactura y

medio ambiente

Sistema Tribológico y los tipos de fricción

Fallas de los elementos mecánicos por desgaste

Lubricación

Análisis de aceite

Mantenimiento

Predictivo Mecánico

Clasificación de las vibraciones mecánicas

Medición, diagnóstico y fallas de vibraciones

Mantenimiento predictivo sobre vibraciones

Ensayos no

Destructivos

Inspección visual (IV)

Líquidos penetrantes (LP)

Partículas magnéticas (PM)

Emisión acústica (EA)

Ultrasonido (UT)

Radiografía "X" (RX)

Deterioro de

Materiales

Microestructura de aceros al carbono

Microestructura de aceros inoxidables

Microestructura de Fundiciones Ferrosas.

Microestructura de materiales no ferrosos tales como

aluminio y cobre

Identificar datos generados en el material por: corrosión

y fatiga, corrosión bajo tensión y creep

Conocer las diferentes microestructuras presentes en

una unión soldada tales como: en la zona de fusión,

zona térmicamente afectada, zona subcrítica y zona

intercrítica

Soldadura Medidas de seguridad

Máquinas de soldar

Tipos de juntas

Soldadura por arco eléctrico con electrodo recubierto

Soldadura autógena y oxicorte

Soldadura de resistencia

Soldaduras especiales

Soldadura en aleaciones para reconstrucción y

recubrimiento duro

Fenómenos térmicos en la soldadura

Con la finalidad de cubrir los contenidos de las asignaturas

asignadas resulta necesario contar con infraestructura, y

equipamiento especializados además de personal y

docentes calificados. Los laboratorios y equipamiento

propuestos se enlistan a continuación.

Tabla 2 – Infraestructura sugerida para el área mantenimiento

Asignatura Laboratorio Equipamiento

Introducción al

Mantenimiento

NA NA

Técnicas TPM y

RCM

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Gestión del

Mantenimiento INFORMÁTICA

Computadora personal

Regulador Electrónico Trifásico

Mesas para computadora Sillas

Pantalla

Proyector Soporte para proyector

P izarrón

Licencias educativas

TPM MP9

Calidad en el

Mantenimiento

Tribología

ENSAYOS NO

DESTRUCTIVOS

Analizador de aceites Cámara termográfica

Ultrasonido

Analizador de vibraciones Mantenimiento

Predictivo Mecánico

Ensayos no

Destructivos

Deterioro de

Materiales METALOGRAFÍA

Microscopio Metalográfico Lijadoras

Maquina para montaje de

muestras

Barras de materiales metálicos

Soldadura SOLDADURA

Máquina para soldar AC

Máquina para soldar DC

Maquina para soldar MIG

Equipo para soldadura oxi-acetileno

Punteadora

Esmeril de banco

Tornillo de banco Equipo de seguridad

4. Competencia en diseño

“Desarrollar maquinaria, equipo y herramental de alta

tecnología para la fabricación de piezas plásticas y

metálicas, aplicando tecnología y técnicas de vanguardia,

para satisfacer las demandas del sector automotriz.”

El enfoque de esta competencia es desarrollar prácticas

acerca del d iseño de dispositivos y herramentales, con el

conocimiento y manejo de programas de diseño. También

deberá adquirir los conocimientos sobre materiales y

componentes en especial en troqueles y moldes para

fundición, todo esto particularmente aplicado al sector

automotriz para lograr un mayor progreso e innovación

tecnológica.

Para lograr esta competencia se proponen las asignaturas

mostradas en la siguiente tabla.

Tabla 3– Contenido de las asignaturas relacionadas al área diseño

Asignatura Contenido

Diseño Asistido por

Computadora

Diseño asistido por computadora

Manipuladores industriales

Tecnología de grupos

P laneación de la producción asistida por

computadora

Sistemas de administración de la producción

integrados por computadora

Control por computadora

Diseño de

Herramentales

Diseño de herramental para medición y verificación

Diseño de herramientas de corte

Diseño de dispositivos de sujeción

Diseño de troqueles

Diseño de troqueles especiales

Diseño de matrices para estampado

Diseño de herramental para uniones atornilladas,

remachadas y soldadas

Diseño de moldes para fundición a presión

Diseño para moldes para inyección de plásticos

Manufactura Asistida

por Computadora

Principios de los procesos de corte de materiales,

maquinabilidad,

fuerzas y potencia de corte

Tecnología de las herramientas de corte

Procesos convencionales de maquinado y máquinas

herramienta

Maquinado con materiales abrasivos

Aspectos económicos del maquinado.

Introducción a la Manufactura Asistida por

Computadora

Programación de Control Numérico Computarizado

Manufactura Automática

Procesos de corte de

materiales

Rectificado químico y electroquímico

Erosionado y electroerosionado

Maquinado y Corte con rayo láser

Corte con haz de electrones

Corte y Soldadura con arco de plasma

Corte con chorro de agua y chorro abrasivo

Maquinado de materiales cerámicos

Matricería

Herramientas del matricero

Aparatos de Medida

Limado y aserrado

Trazado y graneteado

Taladro y retaladro

Escariado y roscado

Ajustes y tolerancias

Elementos mecánicos

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Ingeniería de

Superf icies

Aplicación tecnológica del efecto térmico en las

transformaciones del estado sólido en

aleaciones ferrosas y no ferrosas.

Técnicas de preparación y caracterización de

superficies

Recubrimientos electrolíticos y químicos

Procesos por inmersión en caliente

Tratamientos termoquímicos

Proyección térmica

Tratamientos superficiales con haces de alta

densidad energética

Procesos de

Conformado de los

Materiales

Introducción a los procesos para cambiar la forma

de los materiales

Proceso de laminado

Proceso de embutido

Proceso de forjado

Proceso de extruido

Proceso de troquelado y estampado.

Al igual que la competencia en mantenimiento se requiere

de cierta infraestructura que facilite la asimilación de

conocimientos. Los laboratorios y equipamientos para el

área diseño se muestran a continuación en la tabla 4.

Tabla 4 – Infraestructura sugerida para el área diseño

Asignatura Laboratorio Equipamiento

Diseño

Asistido por

Computadora DISEÑO

Computadoras Personales

Proyector Digital

P lotter de Impresión

Software de Dibujo: Autocad,

SolidWorks, CATIA

Mesas

Sillas

Escáner 3D

Impresora 3D

Software para modelado 3D y CAM

KIT de piezas mecánicas: LEGO

Educacional

Diseño de

Herramental

Manufactura

Asistida por

Computadora

MÁQUINAS

HERRAMIENTA

CONVENCIONALES

Y CNC

Centro de Maquinado Vertical CNC

Torno CNC

Electroerosionadora de corte por

hilo

Water Jet

Fresadora vertical de torreta

Fresadora universal

Torno universal

Taladro de columna engranado

Rectificadora

Mesa de trabajo pesado

Procesos de

corte de

materiales

Compresor de aire

Autoclé manuales

Matricería

Ingeniería de

Superf icies MATERIALES

Microscopio Óptico

Metalográfico Invertido

Perfilómetro Óptico

Máquina de ensayos universal

Máquina para ensayos de

desgaste en vía seca y húmeda

Equipo para ensayos de

microdureza isostático

Procesos de

Conformado

de los

Materiales

CONFORMADO DE

MATERIALES

Prensa Hidráulica

Laminadora manual

Metalero

Roladora

Cizalla

Dobladora

5. Factores de éxito del plan de estudios

Los Ingenieros en Diseño y Mantenimiento a Moldes y

Troqueles, bajo la concepción de este plan, estarán

capacitados para:

● Interpretar planos, especificaciones y normas

técnicas para moldes, matrices y troqueles.

● Diagnosticar sistemas eléctricos, electrónicos,

mecán icos e hidráulicos de troqueles en forma

visual y con el uso de equipo especializados.

● Efectuar reparaciones, ajustes y modificaciones a

los sistemas electromecánicos de los moldes.

● Reemplazar, reparar y reconstruir las partes y

sistemas de troqueles.

● Dar mantenimiento preventivo y correctivo a

moldes y troqueles

● Dirig ir y supervisar los grupos de trabajo en los

talleres.

● Liderar equipos de trabajo para la organización de

los materiales y equipos.

● Administrar y dar soporte a los programas de

mantenimiento.

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6. Factores de éxito para la puesta en práctica del plan

de estudios

● Aprobación de la Coordinación General de

Universidades Tecnológicas y Politécnicas.

● Apoyo de los directivos de la institución para la

implantación del nuevo plan de estudios.

● Capacitación y actualización de los profesores en

los nuevos conocimientos y competencias a

desarrollar, principalmente en: Diseño de

herramentales, Maquinado de alta precisión,

Metrología de precisión, Ingeniería de materiales

y Análisis de fallas y ensayos.

● Desglosar los conocimientos y competencias del

plan de estudios propuesto en cada uno de las

hojas de asignatura que lo integran

● Adecuación de los laboratorios en cuanto a sus

instalaciones, equipo y herramientas para poder

desarrollar prácticas de acuerdo a los

requerimientos de las materias y las competencias

a desarrollar.

Conclusión

Se propuso un plan de estudios que tiene la atención de

solventar la necesidad de la industria automotriz y en

general las metalmecán icas y de plásticos, el cual cubre

dos áreas con alta demanda de especialización como son

los moldes y troqueles.

Para llevar a cabo la implementación y éxito de este

plan de estudios se requiere la fuerte participación del

sector industrial y el gobierno. Este plan de estudios en su

concepción pretende que los participantes logren un alto

nivel de especialización, donde el saber hacer es el

principal p ilar de la adquisición de conocimiento en el

desarrollo de habilidades y destrezas.

Con el egreso de estos especialistas se logrará eliminar la

dependencia tecnológica extranjera y se tendrá un alto

porcentaje de la captación clientes en el mercado nacional

en el mediano plazo.

Agradecimientos

A la Universidad Tecnológica del Valle de Toluca por el

apoyo otorgado para la publicación de este trabajo. Al

Consejo Mexiquense de Ciencia y Tecnología,

COMECYT, por el apoyo otorgado para la asistencia al

congreso. A los Maestros Arturo Islas Alejandre y Manuel

Neri Gómez. A la Doctora Sara Josefa Ortiz Cantú.

Apéndices

A.1. Asignaturas de ciencias básicas

Asignatura Contenido

Álgebra Lineal

Funciones Matemáticas

Sistemas de Numeración

Álgebra

Ecuaciones e Inecuaciones

Álgebra Lineal

Geometría y trigonometría

Geometría analítica

Funciones

Álgebra vectorial

Física

Química

Cálculo Diferencial

Cálculo Integral

Cálculo Multivariable

Ecuaciones

Diferenciales

Introducción a la Física

Estática

Dinámica y Cinemática

Principios básicos de Química

Nomenclatura de compuestos químicos y

estequiometría

Soluciones y Cinética química

Electroquímica y Termoquímica

Límites y continuidad

La derivada

Optimización

Integral indefinida

Integral definida

Series y sucesiones

Funciones de varias variables.

Derivadas parciales.

Integral múltiple.

Funciones vectoriales.

Conceptos Básicos de las Ecuaciones Diferenciales

Ecuaciones Diferenciales Ordinarias de Primer

Orden

Ecuaciones Diferenciales Ordinarias de Orden

Superior

Transformada de Laplace

Series de Fourier

A.2. Asignaturas genéricas

Asignatura Contenido

Informática

Metrología

Introducción al sistema operativo.

Procesador de texto

Hoja de cálculo.

Base de datos.

Vocabulario de la metrología

Normatividad

Errores y calibración

Sistemas de ajustes y tolerancias

Medición de masa

Medición de temperatura

Medición de presión

Medición de flujo y volumen

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Introducción a la normalización normas internacionales

ISO e IEC

Normalización en México; Norma Oficial Mexicana

(NOM)

Metrología electromecánica.

Instrumentación básica.

Metrología óptica

Diseño en Ingeniería de Precisión

Medición sin contacto, ingeniería inversa y fabricación

aditiva

Verificación de sistemas productivos

Medición por coordenadas

Análisis de la

Problemática Socio-

Ambiental

y Redacción de

Informes Técnicos

Normatividad

Industrial

Desarrollo de herramentales. Habilidades para la

comunicación

Razonamiento verbal

Análisis de textos

La comunicación efectiva en las organizaciones

Redacción de documentos ejecutivos y técnicos American

Society for Testing and Materials (ASTM)

Organización internacional de Normalización (ISO)

Society of Automotive Engineers ( SAE )

Comisión Electrónica Internacional (CEI)

International Automotive Task Force (IATF 16949: 2016)

A.3. Asignaturas transversales

Asignatura Contenido

Máquinas y

Mecanismos

Sistemas Hidráulicos y

Neumáticos

Carga, esfuerzo y deformación.

Introducción a los sistemas mecánicos

Trasmisiones mecánicas

Uniones, árboles y ejes

Lubricación y lubricantes

Cojinetes y rodamientos

Fallas en máquinas y mecanismos

Principios de neumática

Compresores

Preparación y distribución de aire comprimido

Circuitos neumáticos

Circuitos Electro neumáticos

Mecánica de Fluidos y

Máquinas Hidráulicas

Dibujo Mecánico

Principios de la hidráulica

Bombas hidráulicas

Circuitos hidráulicos

Circuitos electrohidráulicos

Metrología

Dibujo técnico a mano alzada

Software para dibujo asistido por computadora

Dibujo de ensamble y detalle

Mecánica de Materiales

Propiedades mecánicas de materiales metálicos polímeros y

cerámicos

Caso paradigmático de ensayos mecánicos: El ensayo de

tracción.

Tenacidad.

Ensayos de Fatiga. Propagación de grietas. Consideraciones

a las estructuras soldadas.

Efecto de la dirección de ensayo en las propiedades

mecánicas. Anisotropía.

Ensayos de dureza.

Técnicas de simulación/modelización.

Normalización.

Introducción a los mecanismos de rotura.

REFERENCIAS

[1] CCADET, UNAM. (s.f.). Curso: tecnologías de

frontera para la industria automotriz. Recuperado el 09

de 2017, de

http://www.ccadet.com.mx/tecnologiasautomotriz/ [2] Pineda, M. (2017). La industria automotriz mexicana

y sus desafíos para el 2017. Modern Machine Shop, 54-60.

[3] Gobierno de la Republica. (s.f.). Estudio de prospectivas tecnológicas para la manufactura de troqueles y su aplicación en el contexto nacional. México.

[4] Facu ltad de Ingeniería, UNAM. (2010). Mapa Curricular. Ingeniería Mecánica. México

[5] Coordinación General de Universidades Tecnológicas

y Politécnicas. (2015). Plan de estudios. Técnico Superior Universitario en Mecatrónica Área Sistemas de Manufactura Flexible. México.

[6] Coordinación General de Universidades Tecnológicas

y Politécnicas. (2015). Plan de estudios. Técnico Superior Universitario en Mantenimiento Área Industrial. México.

ISSN 2448-5551 EM 100 Derechos Reservados © 2018, SOMIM