English-Portuguese Abstract Collection
Abstract of Journal of Engineering Researcher and Lecturer
English–Portuguese Abstract Collection
Tensile strength study of mensiang (Scirpus grossus) fibre composites with unsaturated polyester resin matrix
Estudo da resistência à tração de compósitos reforçados com fibra de mensiang (Scirpus grossus) com matriz de resina de poliéster insaturado
Evan Hakiim, Hendri Nurdin, Zainal Abadi, Wei-Ting Zhuang
Department of Mechanical Engineering, National Cheng Kung University (NCKU), Taiwan
DOI: https://doi.org/10.58712/jerel.v3i3.164
Abstract
The mensiang (Scirpus grossus) is a plant that grows on moist and watery land. Mensiang plants are commonly used by the society to produce mats or bags that have a strong and durable texture. This mensiang plant has fibres that can be used as reinforcement in polymer composites as a substitute for synthetic fibres. In composite manufacturing, one of the important factors in determining strength is the fraction between fibre and matrix. This study was conducted to determine the effect of different volume fractions of composites on the tensile strength of mensiang fibre reinforcement. Extraction of fibre from the stem of the mensiang plant was done manually by combing, so that the fibre was obtained. The fibres were then naturally dried by the sun for 2–3 days. The composite manufacturing process was carried out by using the hand lay-up method. Specimens and tensile testing procedures refer to the ASTM D638 standard. Several specimens were made by varying the fibre and matrix fractions. The test results showed that the 12.5% fibre volume fraction had the highest tensile strength. In this study there was no chemical treatment on the fibres before the lamination process; thus, this can be suggested for future researchers to study the effect of chemical treatment on mensiang fibres on fibre bonding with the matrix.
Resumo
O mensiang (Scirpus grossus) é uma planta que cresce em terrenos húmidos e alagados. As plantas de mensiang são amplamente utilizadas pela comunidade para fabricar esteiras ou bolsas com uma textura resistente e durável. Esta planta possui fibras que podem ser utilizadas como reforço em compósitos poliméricos em substituição às fibras sintéticas. Na fabricação de compósitos, um dos fatores mais importantes para determinar a resistência é a fração entre a fibra e a matriz. Este estudo foi realizado para determinar o efeito de diferentes frações volumétricas do compósito na resistência à tração do reforço com fibras de mensiang. A extração das fibras do caule da planta de mensiang foi realizada manualmente por penteação, obtendo-se assim as fibras. Posteriormente, as fibras foram secas naturalmente ao sol durante 2–3 dias. O processo de fabricação dos compósitos foi realizado utilizando o método de hand lay-up. Os corpos de prova e os procedimentos de ensaio de tração seguiram a norma ASTM D638. Foram produzidos vários corpos de prova variando-se as frações de fibra e matriz. Os resultados dos ensaios mostraram que a fração volumétrica de fibra de 12,5% apresentou a maior resistência à tração. Neste estudo não foi realizado tratamento químico nas fibras antes do processo de laminação; portanto, sugere-se que pesquisas futuras investiguem o efeito do tratamento químico das fibras de mensiang na adesão entre a fibra e a matriz.
Keywords: mensiang fiber; natural fiber; natural composite; renewable material
Palavras-chave: fibra de mensiang; fibra natural; compósito natural; material renovável
How to Cite: Hakiim, E., Nurdin, H., Abadi, Z., & Zhuang, W.-T. (2025). Tensile strength study of mensiang (Scirpus grossus) fibre composites with unsaturated polyester resin matrix. Journal of Engineering Researcher and Lecturer, 4(1), 1–8. https://doi.org/10.58712/jerel.v3i3.164
Performance analysis of inserted resonators in microstrip array antenna for biomedical applications
Análise do desempenho de ressonadores inseridos em antenas de arranjo de microfita para aplicações biomédicas
Cing Nuam Man, Thanda Win, Hla Myo Tun, Mya Mya Aye
Department of Electronic Engineering, Yangon Technological University, Myanmar
Research Center, Yangon Technological University, Myanmar
DOI: https://doi.org/10.58712/jerel.v4i1.177
Abstract
This paper investigates the use of inserted resonators in designing microstrip patch array antenna for biomedical applications, such as respiratory rate detection. The purpose of this study is to analyze size and placement of resonator, and slots which influence the overall performance. The antenna was constructed by connecting two single microstrip patch antennas (11.7 mm × 15.7 mm × 1.6 mm) on an FR4 substrate with a dielectric constant (εr = 4.4) to form (26 mm × 50 mm × 1.6 mm). It achieves a miniaturized design of the expected resonance frequency with directional polarization, and provides good gain and bandwidth. The simulations were operated using FEKO software. The results and size of antenna were compared with reference designs. The antenna was also designed for a 5–6 GHz frequency range, making it suitable for the ISM (Industrial, Medical, and Scientific) band, low-power wireless applications including Wi-Fi and Bluetooth, as well as robotic systems, low-noise amplifiers (LNA), 5G applications, and WiFi 6E standard applications.
Resumo
Este artigo investiga o uso de ressonadores inseridos no projeto de uma antena de arranjo de patches de microfita para aplicações biomédicas, como a detecção da frequência respiratória. O objetivo deste estudo é analisar o tamanho e o posicionamento do ressonador, bem como das ranhuras que influenciam o desempenho global. A antena foi construída conectando duas antenas individuais de patch de microfita (11,7 mm × 15,7 mm × 1,6 mm) sobre um substrato FR4 com constante dielétrica (εr = 4,4), formando uma estrutura de 26 mm × 50 mm × 1,6 mm. O projeto alcança a miniaturização da frequência de ressonância esperada com polarização direcional, proporcionando bom ganho e largura de banda. As simulações foram realizadas utilizando o software FEKO. Os resultados e as dimensões da antena foram comparados com projetos de referência. A antena também foi projetada para uma faixa de frequência de 5–6 GHz, tornando-a adequada para a banda ISM (Industrial, Medical, and Scientific), aplicações sem fio de baixa potência, incluindo Wi-Fi e Bluetooth, bem como sistemas robóticos, amplificadores de baixo ruído (LNA), aplicações 5G e aplicações compatíveis com o padrão WiFi 6E.
Keywords: microstrip patch array antenna; FR4 substrate; resonance frequency; resonator
Palavras-chave: antena de arranjo de patches de microfita; substrato FR4; frequência de ressonância; ressonador
How to Cite: Man, C. N., Win, T., Tun, H. M., & Aye, M. M. (2025). Performance analysis of inserted resonators in microstrip array antenna for biomedical applications. Journal of Engineering Researcher and Lecturer, 4(1), 9–21. https://doi.org/10.58712/jerel.v4i1.177
A concave impeller: A new modified semi-open impeller for higher performance of centrifugal pumps
Um impulsor côncavo: Um novo impulsor semiaberto modificado para maior desempenho de bombas centrífugas
Rahmat Azis Nabawi, Egi Fadillah, Haris Shiddiq Mulyadi, Muhammad Shadiq Fahrezi, Firza Fernanda Putra
Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
DOI: https://doi.org/10.58712/jerel.v4i1.178
Abstract
The performance enhancement of centrifugal pumps is continuously pursued to meet increasingly complex operational demands. Ongoing improvements in pump component design, particularly the impeller, are essential to achieving optimal configurations. The impeller is a critical component that significantly influences the overall performance of centrifugal pumps. This study aims to develop an impeller design that offers higher performance compared to the original one. The methodology utilized was Computational Fluid Dynamics (CFD). The primary focus was on modifying the semi-open impeller type. Two modified impellers were developed with concave and convex design. They were simulated and compared to the original impeller configuration. The simulation results indicate that pressure distribution at the inlet remains similar for all designs. However, pressure variations at the outlet and differences in volumetric flow rate between inlet and outlet were found. The contour visualization of pressure and flow velocity for each impeller configuration shown from the CFD simulation results is further discussed, in terms of pressure distribution and flow trajectory pressure.
Resumo
A melhoria do desempenho das bombas centrífugas é continuamente buscada para atender a demandas operacionais cada vez mais complexas. Melhorias contínuas no projeto dos componentes da bomba, especialmente do impulsor, são essenciais para alcançar configurações ideais. O impulsor é um componente crítico que influencia significativamente o desempenho global das bombas centrífugas. Este estudo tem como objetivo desenvolver um projeto de impulsor que ofereça desempenho superior em comparação com o projeto original. A metodologia utilizada foi a Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD). O foco principal foi a modificação do impulsor do tipo semiaberto. Foram desenvolvidos dois impulsores modificados com designs côncavo e convexo. Ambos foram simulados e comparados com a configuração original do impulsor. Os resultados das simulações indicam que a distribuição de pressão na entrada permanece semelhante para todos os projetos. No entanto, foram observadas variações de pressão na saída e diferenças na vazão volumétrica entre a entrada e a saída. A visualização por contornos da pressão e da velocidade do escoamento para cada configuração de impulsor, obtida a partir dos resultados das simulações CFD, é discutida em maior detalhe em termos da distribuição de pressão e da trajetória do escoamento.
Keywords: centrifugal pump; impeller design; CFD simulation; pressure distribution; volume flow rate; semi-open impeller
Palavras-chave: bomba centrífuga; projeto do impulsor; simulação CFD; distribuição de pressão; vazão volumétrica; impulsor semiaberto
How to Cite: Nabawi, R. A., Fadillah, E., Mulyadi, H. S., Fahrezi, M. S., & Putra, F. F. (2025). A concave impeller: A new modified semi-open impeller for higher performance of centrifugal pumps. Journal of Engineering Researcher and Lecturer, 4(1), 22–30. https://doi.org/10.58712/jerel.v4i1.178
Students’ regional potential-based project for vocational education in engineering field
Projeto baseado no potencial regional dos estudantes para a educação profissional na área da engenharia
Syahril Syahril, Rizky Ema Wulansari, Dian Safitri, Tee Tze Kiong, Sokolova Elizaveta Vitalyevna, Agariadne Dwinggo Samala
Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Department of English Language and Literature, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Faculty of Technical and Vocational Education, Universiti Tun Hussein Onn Malaysia, Malaysia
Specialist of the Science Metrics Department, Ural State University of Economics, Russian Federation
Department of Electronics, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
DOI: https://doi.org/10.58712/jerel.v4i1.180
Abstract
This article discusses Students’ Regional Potential-based Project for Vocational Education in Engineering Field as a strategy to strengthen the quality of project-based learning implementation, covering project-based learning, a project task based on potential of student’s region, the seven standard elements on a project task based on potential of student’s region, the stages of the implementation, and its effectiveness. It was driven by the existence of enormous potentials in Indonesia which have not been optimally developed. Most of universities here are located in urban areas, while most of the students come from rural regions. The previous research discloses students’ positive perceptions toward this learning implementation. It helps them develop their soft skills, fosters better engagement with the learning process, and improves their 4C skills (Critical Thinking, Communication, Collaboration, and Creativity). The approach is able to serve as a model for vocational education learning, particularly in the field of engineering. It not only provides students with the opportunity to acquire knowledge, technology, and soft skills, but also contributes to students’ regional development. This article is highly beneficial for learning implementation in Indonesia, particularly in vocational education, as well as a reference for further studies.
Resumo
Este artigo discute o Students’ Regional Potential-based Project for Vocational Education in Engineering Field como uma estratégia para fortalecer a qualidade da implementação da aprendizagem baseada em projetos, abrangendo a aprendizagem baseada em projetos, uma tarefa de projeto fundamentada no potencial da região de origem do estudante, os sete elementos padrão dessa tarefa, as etapas de sua implementação e sua eficácia. Essa proposta foi motivada pela existência de um enorme potencial na Indonésia que ainda não foi desenvolvido de forma otimizada. A maioria das universidades está localizada em áreas urbanas, enquanto grande parte dos estudantes é oriunda de regiões rurais. Pesquisas anteriores revelam percepções positivas dos estudantes em relação a essa implementação da aprendizagem. Ela contribui para o desenvolvimento de suas competências socioemocionais, promove maior envolvimento no processo de aprendizagem e aprimora suas competências 4C (Critical Thinking, Communication, Collaboration, and Creativity). Essa abordagem pode servir como um modelo para a aprendizagem na educação profissional, especialmente na área da engenharia. Ela não apenas proporciona aos estudantes a oportunidade de adquirir conhecimentos, tecnologias e competências socioemocionais, mas também contribui para o desenvolvimento de suas regiões de origem. Este artigo é altamente relevante para a implementação da aprendizagem na Indonésia, particularmente na educação profissional, além de constituir uma referência para estudos futuros.
Keywords: project-based learning; vocational education; engineering student; regional potential
Palavras-chave: aprendizagem baseada em projetos; educação profissional; estudante de engenharia; potencial regional
How to Cite: Syahril, S., Wulansari, R. E., Safitri, D., Kiong, T. T., Vitalyevna, S. E., & Samala, A. D. (2025). Students’ regional potential-based project for vocational education in engineering field. Journal of Engineering Researcher and Lecturer, 4(1), 39–51. https://doi.org/10.58712/jerel.v4i1.180
The effectiveness of project tasks on students’ regional potential-based to increase students’ knowledge
A eficácia de tarefas de projeto baseadas no potencial regional dos estudantes para aumentar seus conhecimentos
Dinda Khaira Latifa, Rezkilaturahmi Rezkilaturahmi
Department of Technology and Vocational Education, Graduate School, Universitas Negeri Yogyakarta, Indonesia
Department of Educational Research and Evaluation, Graduate School, Universitas Negeri Yogyakarta, Indonesia
DOI: https://doi.org/10.58712/jerel.v4i1.175
Abstract
The industrial world needs professionals who are able to align the needs of the market. Its intense market competition not only demands the ability to work, but also the ability to create innovative products. Therefore, higher education must prepare excellent graduates with those ability. One of the efforts is to improve the learning model by implementing Project Tasks on Students’ Regional Potential. This study belongs to pre-experimental research with a one-group pretest-posttest design, subjected to 30 students of D3 Mechanical Engineering study program. Based on the research results, it can be concluded that the students who were taught by Project Tasks on Students’ Regional Potential got significant improvement from their pre-test to post-test scores. Consequently, it can be interpreted as there was an effect of the Project Tasks treatment given to research subjects. Therefore, this model can be referred as an effective model to adapt, implemented on learning for vocational higher education.
Resumo
O setor industrial necessita de profissionais capazes de atender às necessidades do mercado. A intensa competitividade do mercado exige não apenas a capacidade de desempenhar um trabalho, mas também a capacidade de criar produtos inovadores. Portanto, o ensino superior deve preparar graduados de excelência com essas competências. Um dos esforços nesse sentido consiste em aperfeiçoar o modelo de aprendizagem por meio da implementação de tarefas de projeto baseadas no potencial regional dos estudantes. Este estudo caracteriza-se como uma pesquisa pré-experimental com delineamento de um único grupo com pré-teste e pós-teste, envolvendo 30 estudantes do curso de Tecnologia em Engenharia Mecânica (D3). Com base nos resultados da pesquisa, conclui-se que os estudantes que participaram das tarefas de projeto baseadas no potencial regional dos estudantes apresentaram melhora significativa entre as pontuações do pré-teste e do pós-teste. Consequentemente, pode-se interpretar que o tratamento por meio dessas tarefas de projeto exerceu efeito sobre os participantes da pesquisa. Portanto, esse modelo pode ser considerado um modelo eficaz para adaptação e implementação no processo de ensino e aprendizagem do ensino superior profissional.
Keywords: project-based learning; vocational education; engineering student; regional potential
Palavras-chave: aprendizagem baseada em projetos; educação profissional; estudante de engenharia; potencial regional
How to Cite: Latifa, D. K., & Rezkilaturahmi, R. (2025). The effectiveness of project tasks on students’ regional potential-based to increase students’ knowledge. Journal of Engineering Researcher and Lecturer, 4(1), 31–38. https://doi.org/10.58712/jerel.v4i1.175
Comparative study on energy absorption capacities of normal and rubberized concrete columns under sinusoidal wave
Estudo comparativo da capacidade de absorção de energia de colunas de concreto convencional e concreto com borracha sob onda senoidal
Cho Zin Win, Khin Su Su Htwe, Nyan Myint Kyaw
Department of Civil Engineering, Yangon Technological University, Myanmar
DOI: https://doi.org/10.58712/jerel.v4i2.183
Abstract
This research explores the use of rubberized concrete composite as an innovative structural material designed to improve energy dissipation and enhance seismic resistance by incorporating recycled rubber crumb into concrete. A reference test model was constructed using normal concrete, while the remaining models were made from concrete in which a portion of the fine aggregates was partially replaced with crumb rubber particles. Lumped mass columns were tested on a shaking table using sine wave excitation to evaluate dynamic behaviour and seismic response with 4 Hz sinusoidal base motion. Acceleration measurements were obtained and analysed in MATLAB using Fast Fourier Transform (FFT), allowing for comparison between normal and rubberized concrete specimens. The results indicated that as the rubber content in the concrete increased, the frequency of the columns decreased under base excitation. Additionally, three-dimensional finite element simulations of lumped mass column models were conducted in ANSYS. Linear dynamic analysis was conducted to assess the system’s behaviour when subjected to harmonic loading. In addition, resonance conditions were also considered to assess the dynamic interaction of the column. With higher rubber content, the acceleration response is reduced due to the enhanced damping and energy absorption capabilities of rubberized concrete, leading to a significant decrease in peak acceleration values.
Resumo
Esta pesquisa explora o uso do concreto com borracha como um material estrutural inovador, desenvolvido para melhorar a dissipação de energia e aumentar a resistência sísmica por meio da incorporação de granulado de borracha reciclada ao concreto. Um modelo de referência foi construído utilizando concreto convencional, enquanto os demais modelos foram produzidos com concreto no qual parte dos agregados miúdos foi parcialmente substituída por partículas de borracha granulada. Colunas com massa concentrada foram ensaiadas em uma mesa vibratória utilizando excitação por onda senoidal para avaliar o comportamento dinâmico e a resposta sísmica sob movimento de base senoidal de 4 Hz. As medições de aceleração foram obtidas e analisadas no MATLAB utilizando a Transformada Rápida de Fourier (FFT), permitindo a comparação entre os corpos de prova de concreto convencional e de concreto com borracha. Os resultados indicaram que, à medida que o teor de borracha no concreto aumentava, a frequência das colunas diminuía sob excitação de base. Além disso, foram realizadas simulações tridimensionais por elementos finitos dos modelos de colunas com massa concentrada utilizando o ANSYS. Foi conduzida uma análise dinâmica linear para avaliar o comportamento do sistema quando submetido a carregamento harmônico. Adicionalmente, as condições de ressonância também foram consideradas para avaliar a interação dinâmica da coluna. Com maior teor de borracha, a resposta de aceleração é reduzida devido ao aumento da capacidade de amortecimento e absorção de energia do concreto com borracha, resultando em uma redução significativa dos valores máximos de aceleração.
Keywords: rubberized concrete; energy absorption; sinusoidal wave; acceleration response
Palavras-chave: concreto com borracha; absorção de energia; onda senoidal; resposta de aceleração
How to Cite: Win, C. Z., Htwe, K. S. S., & Kyaw, N. M. (2025). Comparative study on energy absorption capacities of normal and rubberized concrete columns under sinusoidal wave. Journal of Engineering Researcher and Lecturer, 4(2), 52–65. https://doi.org/10.58712/jerel.v4i2.183
System dynamics modelling of integrated urban clean water management: A case study in Padang City, Indonesia
Modelagem de dinâmica de sistemas para a gestão integrada da água potável urbana: Um estudo de caso na cidade de Padang, Indonésia
Yaumal Arbi, Rumia Ramadhianty, Shinta Rahayu, Widia Putri
Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Department of Environmental Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Andalas, Indonesia
DOI: https://doi.org/10.58712/jerel.v4i2.184
Abstract
Access to clean water is essential for human life and a key target of Sustainable Development Goal (SDG) 6: Clean Water and Sanitation. However, cities in developing countries, including Padang City, Indonesia, face significant challenges in meeting the growing demand due to population growth and limited water infrastructure. This study used system dynamics modelling approach with Powersim Studio 10 to develop an integrated clean water management system for Padang City. The model simulates the dynamics of population growth, water consumption, production, and distribution efficiency over a 20-year period (2022–2042). Several policy scenarios—optimistic, moderate, and pessimistic—were tested to evaluate their impact on water availability. The baseline scenario predicts a continuous decline in clean water supply due to increasing population, high leakage rates (11.99%), and water wastage (2%), which surpass the water production growth rate (5.01%). As a result, a water deficit is expected. However, under the optimistic scenario, with increased production (10%), reduced leakage (8%), and reduced wastage (3%), Padang City could achieve a clean water surplus by 2042. The moderate and pessimistic scenarios still result in a deficit. This research highlights the value of the system dynamics modelling in forecasting urban water demand and assessing policy impacts. The findings emphasize the need for integrated planning, combining technical solutions and behavioural change, to ensure sustainable water management and support the achievement of SDG 6.
Resumo
O acesso à água potável é essencial para a vida humana e constitui um dos principais objetivos do Objetivo de Desenvolvimento Sustentável (ODS) 6: Água Potável e Saneamento. No entanto, cidades de países em desenvolvimento, incluindo a cidade de Padang, na Indonésia, enfrentam desafios significativos para atender à crescente demanda devido ao crescimento populacional e à limitada infraestrutura hídrica. Este estudo utilizou uma abordagem de modelagem de dinâmica de sistemas com o Powersim Studio 10 para desenvolver um sistema integrado de gestão da água potável para a cidade de Padang. O modelo simula a dinâmica do crescimento populacional, do consumo de água, da produção e da eficiência da distribuição ao longo de um período de 20 anos (2022–2042). Diversos cenários de políticas — otimista, moderado e pessimista — foram testados para avaliar seu impacto sobre a disponibilidade de água. O cenário de referência prevê uma redução contínua no abastecimento de água potável devido ao aumento da população, às elevadas perdas por vazamentos (11,99%) e ao desperdício de água (2%), que superam a taxa de crescimento da produção de água (5,01%). Como resultado, prevê-se um déficit hídrico. Entretanto, no cenário otimista, com aumento da produção (10%), redução das perdas por vazamentos (8%) e diminuição do desperdício de água (3%), a cidade de Padang poderá alcançar um superávit de água potável até 2042. Os cenários moderado e pessimista continuam resultando em déficit. Esta pesquisa demonstra o valor da modelagem de dinâmica de sistemas na previsão da demanda urbana por água e na avaliação dos impactos das políticas públicas. Os resultados enfatizam a necessidade de um planejamento integrado, combinando soluções técnicas e mudanças comportamentais, para assegurar uma gestão sustentável da água e apoiar o alcance do ODS 6.
Keywords: system dynamics; urban water management; policy scenario; clean water sustainability; clean water and sanitation
Palavras-chave: dinâmica de sistemas; gestão urbana da água; cenário de políticas; sustentabilidade da água potável; água potável e saneamento
How to Cite: Arbi, Y., Ramadhianty, R., Rahayu, S., & Putri, W. (2025). System dynamics modelling of integrated urban clean water management: A case study in Padang City, Indonesia. Journal of Engineering Researcher and Lecturer, 4(2), 66–76. https://doi.org/10.58712/jerel.v4i2.184
Optimization of Artec Leo 3D Scanner parameters for object accuracy using the Taguchi Method
Otimização dos parâmetros do scanner 3D Artec Leo para a precisão de objetos utilizando o Método Taguchi
Ananda Jafron Rhionaldo, Rifelino Rifelino, Delima Yanti Sari, Febri Prasetya
Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
DOI: https://doi.org/10.58712/jerel.v4i2.186
Abstract
This study focuses on optimizing the scanning parameters of the Artec Leo 3D Scanner to enhance scanning accuracy by minimizing geometric deviations. The experimental design utilizes the Taguchi L4(2³) orthogonal array method to examine the influence of three scanning factors: distance, angle, and lighting at two levels. A 16-inch car wheel, chosen for its geometric complexity, was scanned under various parameter combinations. The results indicated that the combination of indoor lighting, a 45° angle, and a scanning distance of 100 cm yielded the smallest deviation (0.5%) and the highest signal-to-noise (S/N) ratio (6.02 dB). Analysis of variance (ANOVA) revealed that the scanning distance contributed the most to the variation in scanning accuracy (65.09%), followed by lighting (34.64%) and angle (0.27%). A confirmation test with the optimal parameters further reduced the deviation to 0.4%, validating the effectiveness of the Taguchi method for parameter optimization. This study’s findings contribute valuable insights for industries that require high-precision 3D models, such as aerospace, automotive, and healthcare. The research demonstrates the importance of optimizing scanning parameters and offers a practical approach to improving 3D scanning processes. Future research can expand by exploring environmental conditions, scan resolution, and machine learning integration for real-time adjustments.
Resumo
Este estudo concentra-se na otimização dos parâmetros de digitalização do scanner 3D Artec Leo para aumentar a precisão da digitalização por meio da minimização dos desvios geométricos. O delineamento experimental utiliza o método de arranjo ortogonal Taguchi L4(2³) para examinar a influência de três fatores de digitalização: distância, ângulo e iluminação, cada um em dois níveis. Uma roda automotiva de 16 polegadas, selecionada devido à sua complexidade geométrica, foi digitalizada sob diferentes combinações de parâmetros. Os resultados indicaram que a combinação de iluminação interna, ângulo de 45° e distância de digitalização de 100 cm produziu o menor desvio (0,5%) e a maior relação sinal-ruído (S/N) (6,02 dB). A análise de variância (ANOVA) revelou que a distância de digitalização foi o fator que mais contribuiu para a variação da precisão da digitalização (65,09%), seguida pela iluminação (34,64%) e pelo ângulo (0,27%). Um teste de confirmação com os parâmetros ótimos reduziu ainda mais o desvio para 0,4%, validando a eficácia do Método Taguchi na otimização de parâmetros. Os resultados deste estudo fornecem contribuições valiosas para setores que exigem modelos 3D de alta precisão, como as indústrias aeroespacial, automotiva e da saúde. A pesquisa demonstra a importância da otimização dos parâmetros de digitalização e oferece uma abordagem prática para aprimorar os processos de digitalização 3D. Pesquisas futuras poderão ampliar este trabalho explorando condições ambientais, resolução de digitalização e integração de aprendizado de máquina para ajustes em tempo real.
Keywords: 3D scanner; Artec Leo; scanning accuracy; Taguchi; geometric deviation
Palavras-chave: scanner 3D; Artec Leo; precisão da digitalização; Taguchi; desvio geométrico
How to Cite: Rhionaldo, A. J., Rifelino, R., Sari, D. Y., & Prasetya, F. (2025). Optimization of Artec Leo 3D Scanner parameters for object accuracy using the Taguchi Method. Journal of Engineering Researcher and Lecturer, 4(2), 77–89. https://doi.org/10.58712/jerel.v4i2.186
The effectiveness of the STAD Cooperative Learning Method assisted by Flashcard Media in improving students’ learning outcomes
A eficácia do método de aprendizagem cooperativa STAD com o auxílio de flashcards na melhoria dos resultados de aprendizagem dos estudantes
Yoan Alfarezy Indra, Febri Prasetya, Primawati Primawati, Zainal Abadi
Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
DOI: https://doi.org/10.58712/jerel.v4i2.187
Abstract
This study explores the effectiveness of the Student Teams Achievement Divisions (STAD) cooperative learning model, supported by flashcard media, in enhancing student learning outcomes in Manufacturing Technical Drawing at SMK Negeri 1 West Sumatra. A quasi-experimental control group design was employed, where the experimental group used the STAD method integrated with flashcards, and the control group received traditional lecture-based instruction. Post-test results showed that the experimental group significantly outperformed the control group, achieving a higher mean score of 79.68 compared to 63.84, with an N-Gain score of 50.81%, indicating moderate improvement. The study found that the STAD model, combined with flashcards, boosted academic achievement and promoted more consistent and equitable learning outcomes. Flashcards played a vital role by simplifying complex concepts and enhancing student engagement. This study fills a gap in vocational education by demonstrating the effectiveness of combining cooperative learning and visual aids in technical education. The research offers valuable insights for educators in similar contexts, proposing a cost-effective and scalable instructional method that can be applied across various technical disciplines. However, the study’s limitation lies in its short-term implementation, and further research is needed to explore the long-term effects of this combined learning strategy.
Resumo
Este estudo explora a eficácia do modelo de aprendizagem cooperativa Student Teams Achievement Divisions (STAD), apoiado pelo uso de flashcards, na melhoria dos resultados de aprendizagem dos estudantes na disciplina de Desenho Técnico de Fabricação da SMK Negeri 1 Sumatra Ocidental. Foi utilizado um delineamento quase experimental com grupo de controle, no qual o grupo experimental utilizou o método STAD integrado aos flashcards, enquanto o grupo de controle recebeu instrução tradicional baseada em aulas expositivas. Os resultados do pós-teste mostraram que o grupo experimental superou significativamente o grupo de controle, alcançando uma média de 79,68 em comparação com 63,84, com um índice N-Gain de 50,81%, indicando melhoria moderada. O estudo constatou que o modelo STAD, combinado com flashcards, aumentou o desempenho acadêmico e promoveu resultados de aprendizagem mais consistentes e equitativos. Os flashcards desempenharam um papel fundamental ao simplificar conceitos complexos e aumentar o envolvimento dos estudantes. Este estudo preenche uma lacuna na educação profissional ao demonstrar a eficácia da combinação da aprendizagem cooperativa com recursos visuais no ensino técnico. A pesquisa oferece contribuições valiosas para educadores em contextos semelhantes, propondo um método de ensino de baixo custo e escalável que pode ser aplicado em diversas áreas técnicas. No entanto, a limitação do estudo reside em sua implementação de curto prazo, sendo necessárias pesquisas adicionais para investigar os efeitos de longo prazo dessa estratégia de aprendizagem combinada.
Keywords: STAD cooperative learning; flashcard media; manufacturing technical drawing; vocational education; learning outcomes
Palavras-chave: aprendizagem cooperativa STAD; flashcards; desenho técnico de fabricação; educação profissional; resultados de aprendizagem
How to Cite: Indra, Y. A., Prasetya, F., Primawati, P., & Abadi, Z. (2025). The effectiveness of the STAD Cooperative Learning Method assisted by Flashcard Media in improving students’ learning outcomes. Journal of Engineering Researcher and Lecturer, 4(2), 90–102. https://doi.org/10.58712/jerel.v4i2.187
Enhancing vocational education through augmented reality: Android-based learning media for CNC TU-2A instruction in technical and vocational high schools
Aprimorando a educação profissional por meio da realidade aumentada: Mídia de aprendizagem baseada em Android para o ensino de CNC TU-2A em escolas técnicas e profissionais
Rezky Azhari Salim, Syahril Syahril, Nelvi Erizon
Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
DOI: https://doi.org/10.58712/jerel.v4i2.188
Abstract
The rapid evolution of digital technologies has opened new opportunities for transforming vocational education, particularly in CNC (Computer Numerical Control) machining. Despite its vital role in preparing skilled workers, CNC instruction in Indonesian vocational schools remains constrained by teacher-centered methods, static materials, and limited access to costly machines, resulting in low engagement and achievement. This study aimed to design, implement, and evaluate Android-based Augmented Reality (AR) learning media for CNC TU-2A machines to enhance students’ cognitive performance, psychomotor skills, and classroom participation. Using a Classroom Action Research (CAR) model across two cycles, the research involved 31 eleventh-grade Mechanical Engineering students at SMK Negeri 5 Padang. Data were collected through cognitive tests, student activity observations, and surveys. Results showed significant improvements: average cognitive scores rose from 75.91 to 82.47, classical mastery increased from 54.83% to 100%, and psychomotor scores improved by 3.24 points. Student learning activities also climbed from 72.2% to 80.4%, with discussion and collaboration showing the highest gain (17%). While barriers such as device limitations and technical issues arose, they were addressed through device sharing, offline content, and teacher mentoring. Findings confirm AR as an effective, scalable tool for modernizing CNC instruction, fostering engagement, and preparing vocational students for Industry 4.0 learning demands.
Resumo
A rápida evolução das tecnologias digitais abriu novas oportunidades para transformar a educação profissional, especialmente na usinagem CNC (Computer Numerical Control). Apesar de seu papel essencial na formação de trabalhadores qualificados, o ensino de CNC nas escolas profissionais da Indonésia ainda é limitado por métodos centrados no professor, materiais estáticos e acesso restrito a máquinas de alto custo, resultando em baixos níveis de engajamento e desempenho. Este estudo teve como objetivo projetar, implementar e avaliar uma mídia de aprendizagem baseada em Realidade Aumentada (AR) para Android destinada às máquinas CNC TU-2A, visando melhorar o desempenho cognitivo, as habilidades psicomotoras e a participação dos estudantes em sala de aula. Utilizando um modelo de Pesquisa-Ação em Sala de Aula (Classroom Action Research – CAR) desenvolvido em dois ciclos, a pesquisa envolveu 31 estudantes do 11º ano do curso de Engenharia Mecânica da SMK Negeri 5 Padang. Os dados foram coletados por meio de testes cognitivos, observações das atividades dos estudantes e questionários. Os resultados mostraram melhorias significativas: a média das pontuações cognitivas aumentou de 75,91 para 82,47, o índice de domínio coletivo passou de 54,83% para 100%, e as pontuações psicomotoras melhoraram em 3,24 pontos. As atividades de aprendizagem dos estudantes também aumentaram de 72,2% para 80,4%, sendo a discussão e a colaboração as que apresentaram o maior ganho (17%). Embora tenham surgido limitações relacionadas aos dispositivos e problemas técnicos, essas dificuldades foram superadas por meio do compartilhamento de dispositivos, do uso de conteúdo offline e da orientação dos professores. Os resultados confirmam que a Realidade Aumentada constitui uma ferramenta eficaz e escalável para modernizar o ensino de CNC, promover maior engajamento dos estudantes e prepará-los para as exigências de aprendizagem da Indústria 4.0.
Keywords: augmented reality; CNC TU-2A; Android learning media; vocational education; student engagement; psychomotor skills
Palavras-chave: realidade aumentada; CNC TU-2A; mídia de aprendizagem para Android; educação profissional; engajamento dos estudantes; habilidades psicomotoras
How to Cite: Salim, R. A., Syahril, S., & Erizon, N. (2025). Enhancing vocational education through augmented reality: Android-based learning media for CNC TU-2A instruction in technical and vocational high schools. Journal of Engineering Researcher and Lecturer, 4(2), 103–114. https://doi.org/10.58712/jerel.v4i2.188
Automated drip rate monitoring and control system for intravenous fluids of varying viscosities
Sistema automatizado de monitoramento e controle da velocidade de gotejamento para fluidos intravenosos de diferentes viscosidades
Justin Suarez, Allain Jessel Macas
Department of Electronics Engineering, University of Science and Technology of Southern Philippines, Philippines
DOI: https://doi.org/10.58712/jerel.v4i3.192
Abstract
Nurses play an essential role in society by advocating for health promotion, educating the public and patients on injury and sickness prevention, engaging in rehabilitation, and giving care and support. However, increasing patient loads significantly affect nurses’ available time for critical tasks, such as monitoring intravenous (IV) fluid flow. The accuracy of IV administration can also be affected by the viscosity of the infused fluid, making precise drip rate control challenging. This study aims to develop a cost-effective IV fluid monitoring and flow rate control device using a Raspberry Pi Pico microcontroller board. The device would enable nurses to monitor and control the IV drip rate accurately and easily. The accuracy of a prototype sensor for measuring drip rates in different fluids with varying viscosities is evaluated through comparison with a manual method. The results indicate that the experimental method shows good agreement and accuracy compared to the manual method, with minor biases and acceptable ranges of differences. Control charts demonstrate higher precision in the experimental method, indicating stable and consistent measurements. Overall, the findings suggest that the prototype is effective in measuring drip rates and has potential for drip rate monitoring applications. The prototype demonstrated excellent performance in handling fluids of varying viscosities, surpassing 85%. The average percentage errors were 7.5% for Sodium Chloride, 7.67% for Hetastarch, and 8.09% for fresh milk. The prototype demonstrates the ability to enhance safety and precision in IV infusions.
Resumo
Os enfermeiros desempenham um papel essencial na sociedade ao promover a saúde, educar o público e os pacientes sobre a prevenção de lesões e doenças, participar da reabilitação e prestar cuidados e apoio. No entanto, o aumento da carga de pacientes reduz significativamente o tempo disponível dos profissionais de enfermagem para tarefas críticas, como o monitoramento do fluxo de fluidos intravenosos (IV). A precisão da administração intravenosa também pode ser afetada pela viscosidade do fluido infundido, tornando o controle preciso da velocidade de gotejamento um desafio. Este estudo tem como objetivo desenvolver um dispositivo de baixo custo para monitoramento e controle da vazão de fluidos intravenosos utilizando uma placa microcontroladora Raspberry Pi Pico. O dispositivo permite que os enfermeiros monitorem e controlem a velocidade de gotejamento de forma precisa e prática. A precisão de um sensor protótipo para medir a velocidade de gotejamento em diferentes fluidos com viscosidades variadas foi avaliada por meio da comparação com um método manual. Os resultados indicam que o método experimental apresenta boa concordância e precisão em relação ao método manual, com pequenos vieses e diferenças dentro de limites aceitáveis. Os gráficos de controle demonstraram maior precisão do método experimental, indicando medições estáveis e consistentes. De modo geral, os resultados sugerem que o protótipo é eficaz na medição da velocidade de gotejamento e possui potencial para aplicações de monitoramento da taxa de gotejamento. O protótipo apresentou excelente desempenho no manuseio de fluidos com diferentes viscosidades, superando 85% de eficácia. Os erros percentuais médios foram de 7,5% para Cloreto de Sódio, 7,67% para Hetastarch e 8,09% para leite fresco. O protótipo demonstra capacidade para aumentar a segurança e a precisão das infusões intravenosas.
Keywords: intravenous (IV) therapy; IV fluid monitoring; drip rate control; viscosity
Palavras-chave: terapia intravenosa (IV); monitoramento de fluidos intravenosos; controle da velocidade de gotejamento; viscosidade
How to Cite: Suarez, J., & Macas, A. J. (2025). Automated drip rate monitoring and control system for intravenous fluids of varying viscosities. Journal of Engineering Researcher and Lecturer, 4(3), 115–124. https://doi.org/10.58712/jerel.v4i3.192
Nickel mining on small islands and the conservation mandate: A regulatory review and policy analysis based on the Raja Ampat case study
Mineração de níquel em pequenas ilhas e o mandato de conservação: Revisão regulatória e análise de políticas com base no estudo de caso de Raja Ampat
Wahyudi Zahar, Fadhila Achmadi Rosyid
Earth Resources Exploration Research Group, Faculty of Mining and Petroleum Engineering, Doctoral Program in Mining Engineering, Institut Teknologi Bandung, Indonesia
Mining Engineering Research Group, Faculty of Mining and Petroleum Engineering, Institut Teknologi Bandung, Indonesia
DOI: https://doi.org/10.58712/jerel.v4i3.195
Abstract
Indonesia plays a strategic role in global mineral supply, but the expansion of mining into coastal–small-island areas demand governance that balances downstreaming objectives with the conservation mandate. This article presents a regulatory review and policy analysis illustrated by the Raja Ampat case. The policy framework examined includes Government Regulation (PP) No. 25 of 2024, Ministry of Energy and Mineral Resources Regulation (Permen ESDM) No. 15 of 2024, and Ministerial Decree (Kepmen ESDM) No. 177.K/MB.01/MEM.B/2024. The analysis shows that: (i) licensing and enforcement instruments have been strengthened, as reflected in corrective actions against non-compliant permits; (ii) in small-island contexts with high conservation value, the principal risks stem from sedimentation and declining water quality, which affect coral-reef ecosystems and fisheries–tourism livelihoods; and (iii) the effectiveness of regulations is highly determined by consistency of implementation, data traceability, and public participation. Policy recommendations include indicator-based enforcement (quarterly inspections and an RKAB compliance dashboard), a sediment-focused “AMDAL+” environmental impact assessment for coastal–reef settings, synchronizing a “small-island/geopark” filter in WIUP/WIUPK designation, supply-chain transparency, and strengthening local economic alternatives that are compatible with conservation. The findings affirm that a balance between economic growth and ecosystem sustainability can be achieved through a combination of stringent licensing screening, adaptive monitoring, and transparent governance.
Resumo
A Indonésia desempenha um papel estratégico no fornecimento global de minerais, porém a expansão da mineração para áreas costeiras e pequenas ilhas exige uma governança que equilibre os objetivos da industrialização a jusante (downstreaming) com o mandato de conservação. Este artigo apresenta uma revisão regulatória e uma análise de políticas ilustradas pelo estudo de caso de Raja Ampat. O marco regulatório analisado inclui o Regulamento Governamental (PP) nº 25 de 2024, o Regulamento do Ministério de Energia e Recursos Minerais (Permen ESDM) nº 15 de 2024 e o Decreto Ministerial (Kepmen ESDM) nº 177.K/MB.01/MEM.B/2024. A análise demonstra que: (i) os instrumentos de licenciamento e fiscalização foram fortalecidos, conforme evidenciado pelas medidas corretivas adotadas contra licenças em situação de não conformidade; (ii) em contextos de pequenas ilhas com elevado valor de conservação, os principais riscos decorrem da sedimentação e da deterioração da qualidade da água, afetando os ecossistemas de recifes de coral e os meios de subsistência relacionados à pesca e ao turismo; e (iii) a eficácia da regulamentação depende fortemente da consistência de sua implementação, da rastreabilidade dos dados e da participação pública. As recomendações de política incluem mecanismos de fiscalização baseados em indicadores (inspeções trimestrais e um painel de conformidade do RKAB), uma avaliação de impacto ambiental “AMDAL+” com foco na sedimentação para ambientes costeiros e recifais, a sincronização de um filtro “pequenas ilhas/geoparque” na definição de WIUP/WIUPK, maior transparência da cadeia de suprimentos e o fortalecimento de alternativas econômicas locais compatíveis com a conservação. Os resultados confirmam que é possível alcançar um equilíbrio entre o crescimento econômico e a sustentabilidade dos ecossistemas por meio de uma combinação de rigor na avaliação de licenças, monitoramento adaptativo e governança transparente.
Keywords: mineral mining; small islands; conservation; environmental policy
Palavras-chave: mineração de minerais; pequenas ilhas; conservação; política ambiental
How to Cite: Zahar, W., & Rosyid, F. A. (2025). Nickel mining on small islands and the conservation mandate: A regulatory review and policy analysis based on the Raja Ampat case study. Journal of Engineering Researcher and Lecturer, 4(3), 125–135. https://doi.org/10.58712/jerel.v4i3.195
Influence of fiber content and applied load on the wear mechanisms of oil palm frond fiber/phenol-formaldehyde composites with functional fillers
Influência do teor de fibra e da carga aplicada nos mecanismos de desgaste de compósitos de fibra de folhas de dendezeiro/resina fenol-formaldeído com cargas funcionais
Budi Istana, Indra Hasan, Kuntang Winangun
Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Muhammadiyah Riau, Indonesia
Department of Mechanical Engineering, Universitas Muhammadiyah Ponorogo, Indonesia
DOI: https://doi.org/10.58712/jerel.v4i3.198
Abstract
The tribological behavior of oil palm fiber (OPF)-reinforced polymer composites was investigated with varying fiber contents (10, 20, and 30 wt.%) under different applied loads (20, 40, and 60 N) at a sliding speed of 2.5 m/s. Experimental results show that wear rate decreases significantly with increasing fiber content up to 20 wt.% at all loads, reaching minimum values of 1.2, 2.1, and 3.9 × 10-4 mm³/Nm at 20, 40, and 60 N, respectively. Beyond 20 wt.%, wear rate increases, indicating fiber agglomeration and interfacial defects at higher loadings. A second-degree polynomial regression model was developed to predict wear rate as a function of fiber content and load. Model analysis and contour mapping identified an optimum wear resistance region centered at 20 wt.% fiber content and ~35–45 N load. The improved wear performance at this composition is attributed to enhanced fiber–matrix adhesion, improved stress transfer, and reduced microstructural discontinuities. These findings suggest that OPF composites with 20 wt.% reinforcement provide optimal wear resistance under moderate load conditions, making them promising candidates for tribological applications such as automotive and industrial components.
Resumo
O comportamento tribológico de compósitos poliméricos reforçados com fibra de palma de óleo (OPF) foi investigado com diferentes teores de fibra (10, 20 e 30% em massa) sob diferentes cargas aplicadas (20, 40 e 60 N) e velocidade de deslizamento de 2,5 m/s. Os resultados experimentais mostram que a taxa de desgaste diminui significativamente com o aumento do teor de fibra até 20% em massa em todas as cargas, atingindo valores mínimos de 1,2; 2,1; e 3,9 × 10-4 mm³/Nm para 20, 40 e 60 N, respectivamente. Acima de 20% em massa, a taxa de desgaste aumenta, indicando aglomeração de fibras e defeitos interfaciais em maiores teores de reforço. Foi desenvolvido um modelo de regressão polinomial de segundo grau para prever a taxa de desgaste em função do teor de fibra e da carga aplicada. A análise do modelo e o mapeamento por contornos identificaram uma região ótima de resistência ao desgaste centrada em 20% em massa de fibra e carga de aproximadamente 35–45 N. O melhor desempenho ao desgaste nessa composição é atribuído ao aumento da adesão entre fibra e matriz, à melhor transferência de tensões e à redução das descontinuidades microestruturais. Esses resultados sugerem que os compósitos OPF com reforço de 20% em massa oferecem resistência ótima ao desgaste sob condições de carga moderada, tornando-os candidatos promissores para aplicações tribológicas, como componentes automotivos e industriais.
Keywords: oil palm fronds; phenol formaldehyde; pin-on-disc tribometer; tribology; natural fiber composites
Palavras-chave: folhas de dendezeiro; fenol-formaldeído; tribômetro pino-sobre-disco; tribologia; compósitos de fibras naturais
How to Cite: Istana, B., Hasan, I., & Winangun, K. (2025). Influence of fiber content and applied load on the wear mechanisms of oil palm frond fiber/phenol-formaldehyde composites with functional fillers. Journal of Engineering Researcher and Lecturer, 4(3), 136–145. https://doi.org/10.58712/jerel.v4i3.198
Comparative static structural assessment of an energy-efficient prototype vehicle chassis using finite element analysis: AISI 1020 steel vs. 6061-T6 aluminum
Avaliação comparativa da estrutura estática de um chassi de veículo protótipo energeticamente eficiente utilizando análise por elementos finitos: aço AISI 1020 versus alumínio 6061-T6
Muhammad Fadil Andira, Wanda Afnison, Waskito Waskito, Delima Yanti Sari
Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
DOI: https://doi.org/10.58712/jerel.v4i3.199
Abstract
This study evaluates the static structural performance of a Prototype-class energy-efficient vehicle chassis for the Indonesian Kontes Mobil Hemat Energi (KMHE; Energy-Efficient Car Competition) by comparing two material options, AISI 1020 carbon steel and Al 6061-T6, under a consistent load representation. Three-dimensional chassis models were developed in SolidWorks and assessed using static finite element analysis (FEA). The loading scenario included gravitational body force and two concentrated static loads representing operational conditions: 700 N applied at the driver seat region and 300 N applied at the engine mounting area. A curvature-based meshing strategy was adopted, with element sizes ranging from 1.6 to 8 mm, resulting in approximately 1,700,093 nodes to capture geometric details in joints and curved members. The AISI 1020 chassis produced a maximum von Mises stress of 278.6 MPa concentrated near the engine mounting joint, a maximum total deformation of 2.1 mm in the roll-bar region, and a minimum factor of safety of 1.3. In contrast, the Al 6061-T6 chassis exhibited a lower peak stress of 61 MPa at the rear wheel mounting region, a higher deformation of 3.4 mm at the roll bar, and a factor of safety of 4.5. The findings confirm a trade-off between stiffness and safety margin: steel offers higher stiffness but an insufficient safety margin, while aluminium significantly improves the static safety margin with increased deformation. These results provide design guidance for reinforcing critical regions and enhancing the robustness of competition-ready chassis.
Resumo
Este estudo avalia o desempenho estrutural estático de um chassi de veículo energeticamente eficiente da classe Prototype para o Kontes Mobil Hemat Energi (KMHE; Competição de Veículos Energeticamente Eficientes) da Indonésia, comparando duas opções de materiais: aço carbono AISI 1020 e alumínio Al 6061-T6, sob uma representação de carregamento uniforme. Modelos tridimensionais do chassi foram desenvolvidos no SolidWorks e avaliados por meio de análise estática por elementos finitos (FEA). O cenário de carregamento incluiu a força gravitacional e duas cargas estáticas concentradas representando condições operacionais: 700 N aplicados na região do assento do motorista e 300 N aplicados na região de fixação do motor. Foi adotada uma estratégia de malhamento baseada na curvatura, com tamanhos de elementos variando de 1,6 a 8 mm, resultando em aproximadamente 1.700.093 nós para capturar os detalhes geométricos das juntas e dos elementos curvos. O chassi em AISI 1020 apresentou tensão máxima de von Mises de 278,6 MPa concentrada próxima à junta de fixação do motor, deformação total máxima de 2,1 mm na região da barra de proteção (roll bar) e fator de segurança mínimo de 1,3. Em contraste, o chassi em Al 6061-T6 apresentou tensão máxima inferior de 61 MPa na região de fixação da roda traseira, maior deformação de 3,4 mm na barra de proteção e fator de segurança de 4,5. Os resultados confirmam a existência de um compromisso entre rigidez e margem de segurança: o aço oferece maior rigidez, porém com margem de segurança insuficiente, enquanto o alumínio melhora significativamente a margem de segurança estática à custa de maior deformação. Esses resultados fornecem diretrizes de projeto para reforçar regiões críticas e aumentar a robustez de chassis destinados a competições.
Keywords: vehicle chassis; finite element analysis; von Mises stress; total deformation; lightweight structures
Palavras-chave: chassi de veículo; análise por elementos finitos; tensão de von Mises; deformação total; estruturas leves
How to Cite: Andira, M. F., Afnison, W., Waskito, W., & Sari, D. Y. (2025). Comparative static structural assessment of an energy-efficient prototype vehicle chassis using finite element analysis: AISI 1020 steel vs. 6061-T6 aluminum. Journal of Engineering Researcher and Lecturer, 4(3), 146–158. https://doi.org/10.58712/jerel.v4i3.199
Simulation–adventure virtual worlds in the metaverse for engineering education and training: A domain-stratified narrative review
Mundos virtuais de simulação e aventura no metaverso para educação e formação em engenharia: Uma revisão narrativa estratificada por domínios
Aprilla Fortuna, Muhammad Raihan, Dimas Aulia Saputra, Juan Luis Cabanillas García, Firas Tayseer Ayasrah
Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
Master's in Vocational and Technology Education, Universitas Pendidikan Indonesia, Indonesia
Department of Didactics, Organization and Research Methods, Universidad de Extremadura, Spain
College of Education, Humanities and Science, Al Ain University, United Arab Emirates
DOI: https://doi.org/10.58712/jerel.v4i3.191
Abstract
This study employs a narrative review methodology to analyze the integration of Virtual Worlds, specifically Simulation Worlds and Adventure Worlds, in engineering education, aiming to enhance conceptual understanding, technical competence, and 21st-century skills. The study synthesizes 23 peer-reviewed articles selected from the Scopus database using stringent inclusion criteria. Simulation-based learning models focus on procedural accuracy and conceptual mastery, while adventure-based models emphasize transversal skills like creativity, collaboration, and problem-solving. Hybrid models combining both approaches are identified as the most effective, fostering technical expertise and soft skills simultaneously. Despite challenges such as high infrastructure costs and potential cognitive overload, immersive virtual environments offer significant opportunities for scalable and adaptable remote learning. Thematic analysis is employed to synthesize findings and provide recommendations for future implementation. This review highlights the importance of integrating these technologies in engineering education and suggests exploring their long-term impact on engineering careers. Additionally, it underscores the need for further research on the application of immersive technologies across diverse engineering disciplines, focusing on overcoming existing challenges and maximizing their educational potential.
Resumo
Este estudo emprega uma metodologia de revisão narrativa para analisar a integração de Mundos Virtuais, especificamente Mundos de Simulação e Mundos de Aventura, na educação em engenharia, com o objetivo de aprimorar a compreensão conceitual, a competência técnica e as competências do século XXI. O estudo sintetiza 23 artigos revisados por pares, selecionados da base de dados Scopus mediante rigorosos critérios de inclusão. Os modelos de aprendizagem baseados em simulação concentram-se na precisão procedimental e no domínio conceitual, enquanto os modelos baseados em aventura enfatizam competências transversais, como criatividade, colaboração e resolução de problemas. Os modelos híbridos, que combinam ambas as abordagens, são identificados como os mais eficazes, promovendo simultaneamente competências técnicas e habilidades socioemocionais. Apesar de desafios como os elevados custos de infraestrutura e a possível sobrecarga cognitiva, os ambientes virtuais imersivos oferecem oportunidades significativas para uma aprendizagem remota escalável e adaptável. A análise temática foi utilizada para sintetizar os resultados e fornecer recomendações para futuras implementações. Esta revisão destaca a importância da integração dessas tecnologias na educação em engenharia e sugere explorar seu impacto de longo prazo nas carreiras da engenharia. Além disso, ressalta a necessidade de pesquisas adicionais sobre a aplicação de tecnologias imersivas em diferentes áreas da engenharia, com foco na superação dos desafios existentes e na maximização de seu potencial educacional.
Keywords: metaverse; virtual worlds; engineering education; immersive learning; narrative review
Palavras-chave: metaverso; mundos virtuais; educação em engenharia; aprendizagem imersiva; revisão narrativa
How to Cite: Fortuna, A., Raihan, M., Saputra, D. A., García, J. L. C., & Ayasrah, F. T. (2025). Simulation–adventure virtual worlds in the metaverse for engineering education and training: A domain-stratified narrative review. Journal of Engineering Researcher and Lecturer, 4(3), 159–182. https://doi.org/10.58712/jerel.v4i3.191
Experimental study on the use of wood pellet briquettes in rocket stoves for household energy needs
Estudo experimental sobre o uso de briquetes de pellets de madeira em fogões-foguete para atender às necessidades energéticas domésticas
Rafki Irianto, Yolli Fernanda, Primawati Primawati, Dori Yuvenda
Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
DOI: https://doi.org/10.58712/jerel.v5i1.206
Abstract
This experimental study investigates the effect of air supply configurations on the combustion performance and thermal efficiency of wood pellet briquettes in rocket stoves for household energy use. With increasing global demand for energy and the depletion of fossil fuels, the shift to renewable biomass fuels, such as wood pellets, is essential to reduce carbon emissions and enhance energy efficiency. The study evaluates four airflow configurations: right fan only (F3), lower-left + right fans (F2+F3), two left fans (F1+F2), and all fans (F1+F2+F3). The results show that the F3 configuration achieved the fastest boiling time, highest boiling temperature, and lowest heat-loss temperature, indicating superior thermal performance. In contrast, configurations with higher airflow (F1+F2 and all fans) led to greater heat losses and slower boiling times, suggesting that excessive airflow can negatively affect efficiency. Additionally, the analysis of residual mass revealed that F3 and F2+F3 configurations produced the lowest residuals, indicating more complete combustion. This study provides important insights into optimising airflow configurations to improve the efficiency of biomass stoves. The findings offer practical implications for the design and operation of sustainable cooking technologies, promoting energy efficiency and reducing reliance on fossil fuels in households, particularly in rural areas.
Resumo
Este estudo experimental investiga o efeito das configurações de fornecimento de ar sobre o desempenho da combustão e a eficiência térmica de briquetes de pellets de madeira em fogões-foguete para uso doméstico. Diante do aumento da demanda global por energia e do esgotamento dos combustíveis fósseis, a transição para combustíveis renováveis de biomassa, como os pellets de madeira, é essencial para reduzir as emissões de carbono e aumentar a eficiência energética. O estudo avalia quatro configurações de fluxo de ar: apenas ventilador direito (F3), ventiladores inferior esquerdo + direito (F2+F3), dois ventiladores esquerdos (F1+F2) e todos os ventiladores (F1+F2+F3). Os resultados mostram que a configuração F3 apresentou o menor tempo de ebulição, a maior temperatura de ebulição e a menor temperatura de perda de calor, indicando desempenho térmico superior. Em contraste, as configurações com maior fluxo de ar (F1+F2 e todos os ventiladores) resultaram em maiores perdas de calor e tempos de ebulição mais longos, sugerindo que o excesso de fluxo de ar pode afetar negativamente a eficiência. Além disso, a análise da massa residual revelou que as configurações F3 e F2+F3 produziram os menores resíduos, indicando uma combustão mais completa. Este estudo fornece importantes informações para a otimização das configurações de fluxo de ar com o objetivo de melhorar a eficiência de fogões a biomassa. Os resultados oferecem implicações práticas para o projeto e a operação de tecnologias sustentáveis de cocção, promovendo a eficiência energética e reduzindo a dependência de combustíveis fósseis nos domicílios, especialmente em áreas rurais.
Keywords: forced-draft air supply; thermal efficiency; combustion performance; biomass energy
Palavras-chave: fornecimento de ar forçado; eficiência térmica; desempenho da combustão; energia de biomassa
How to Cite: Irianto, R., Fernanda, Y., Primawati, P., & Yuvenda, D. (2026). Experimental study on the use of wood pellet briquettes in rocket stoves for household energy needs. Journal of Engineering Researcher and Lecturer, 5(1), 1–15. https://doi.org/10.58712/jerel.v5i1.206
A literature review of ecosystem-based strategies to reduce public building vulnerability to earthquakes: A case study of Tarakan City
Revisão da literatura sobre estratégias baseadas em ecossistemas para reduzir a vulnerabilidade de edifícios públicos a terremotos: Um estudo de caso da cidade de Tarakan
Eko Prihartanto, Widyo Nugroho, Budi Setiawan
Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Borneo Tarakan, Indonesia
Department of Civil Engineering, Faculty of Science and Engineering, Universitas Bojonegoro, Indonesia
DOI: https://doi.org/10.58712/jerel.v5i1.203
Abstract
Tarakan City, an archipelagic region in Indonesia, exhibits a high level of vulnerability to earthquake disasters, particularly regarding public infrastructure that has not been fully designed using seismic resilience approaches. Public buildings such as schools, hospitals, and government offices play a vital role in supporting social functions and basic services, making their earthquake resilience highly crucial. This study aims to identify and analyze ecosystem-based strategies that can be employed to reduce the vulnerability of public buildings to earthquakes. Through a systematic literature review method, this research examines various approaches involving technical, social, institutional, and environmental aspects in building infrastructure resilience. The results indicate that the integration of earthquake-resistant building design, community participation, risk-based spatial planning policies, early warning systems, and institutional capacity building forms an effective and sustainable resilience ecosystem. The contextual analysis of Tarakan City suggests the need for synergy between local government, the community, and the technical sector to strengthen the adaptive capacity of public infrastructure, particularly within the context of archipelagic regions facing logistical and resource constraints. This study provides a conceptual framework that can serve as a basis for developing resilient ecosystem-based mitigation policies for earthquake-prone areas.
Resumo
A cidade de Tarakan, uma região arquipelágica da Indonésia, apresenta um elevado nível de vulnerabilidade a desastres sísmicos, especialmente no que se refere à infraestrutura pública que ainda não foi plenamente projetada com base em abordagens de resiliência sísmica. Edifícios públicos, como escolas, hospitais e repartições governamentais, desempenham um papel fundamental no apoio às funções sociais e aos serviços básicos, tornando sua resiliência a terremotos extremamente importante. Este estudo tem como objetivo identificar e analisar estratégias baseadas em ecossistemas que possam ser empregadas para reduzir a vulnerabilidade dos edifícios públicos a terremotos. Por meio de uma revisão sistemática da literatura, esta pesquisa examina diferentes abordagens que envolvem aspectos técnicos, sociais, institucionais e ambientais para fortalecer a resiliência da infraestrutura. Os resultados indicam que a integração de projetos de edifícios resistentes a terremotos, participação comunitária, políticas de planejamento territorial baseadas em risco, sistemas de alerta precoce e fortalecimento da capacidade institucional constitui um ecossistema de resiliência eficaz e sustentável. A análise contextual da cidade de Tarakan sugere a necessidade de maior sinergia entre o governo local, a comunidade e o setor técnico para fortalecer a capacidade adaptativa da infraestrutura pública, especialmente no contexto de regiões arquipelágicas que enfrentam limitações logísticas e de recursos. Este estudo fornece um arcabouço conceitual que pode servir como base para o desenvolvimento de políticas de mitigação resilientes baseadas em ecossistemas para áreas propensas a terremotos.
Keywords: ecosystem; earthquake; infrastructure; resilience
Palavras-chave: ecossistema; terremoto; infraestrutura; resiliência
How to Cite: Prihartanto, E., Nugroho, W., & Setiawan, B. (2026). A literature review of ecosystem-based strategies to reduce public building vulnerability to earthquakes: A case study of Tarakan City. Journal of Engineering Researcher and Lecturer, 5(1), 16–29. https://doi.org/10.58712/jerel.v5i1.203
Numerical and experimental performance evaluation of an Eppler 420–based horizontal-axis hydrokinetic turbine for low-velocity river applications
Avaliação numérica e experimental do desempenho de uma turbina hidrocinética de eixo horizontal baseada no perfil Eppler 420 para aplicações em rios de baixa velocidade
Ma. Leona Maye B. Pepito
Department of Mechanical Engineering, University of Science and Technology of Southern Philippines, Philippines
DOI: https://doi.org/10.58712/jerel.v5i1.202
Abstract
Small-scale hydrokinetic turbines offer a viable solution for harnessing renewable energy from low-velocity rivers and canals, particularly in developing countries such as the Philippines, where a large portion of hydropower potential remains untapped. However, limited studies have experimentally validated the performance of airfoil-based propeller hydrokinetic turbines optimized for shallow, low-speed water streams. This study addresses this gap by designing, simulating, fabricating, and experimentally evaluating a horizontal-axis propeller hydrokinetic turbine based on the Eppler 420 airfoil. A combined Computational Fluid Dynamics (CFD) and field-testing approach was employed to optimize blade geometry, tip speed ratio, and diffuser configuration for a turbine with a swept area of 0.18 m² operating at stream velocities of 0.7–1.3 m/s. CFD results indicate that the venturi-type diffuser increased the inlet water velocity by an average of 62%, resulting in a simulated shaft power increase from 56 W for the bare turbine to 70 W for the diffuser-augmented configuration. Field experiments conducted in a local river validated these trends, achieving a maximum measured shaft power of 65 W at 1.3 m/s with a corresponding power coefficient of approximately 0.30. The close agreement between simulated and experimental results confirms the suitability of the Eppler 420 airfoil for low-velocity hydrokinetic applications and demonstrates the effectiveness of diffuser augmentation. The findings provide practical design guidance and experimental validation for efficient small-scale hydrokinetic turbine deployment in shallow inland water streams.
Resumo
As turbinas hidrocinéticas de pequeno porte oferecem uma solução viável para o aproveitamento de energia renovável proveniente de rios e canais de baixa velocidade, especialmente em países em desenvolvimento, como as Filipinas, onde grande parte do potencial hidrelétrico permanece inexplorado. No entanto, poucos estudos validaram experimentalmente o desempenho de turbinas hidrocinéticas de hélice baseadas em perfis aerodinâmicos otimizadas para cursos d’água rasos e de baixa velocidade. Este estudo busca preencher essa lacuna por meio do projeto, simulação, fabricação e avaliação experimental de uma turbina hidrocinética de hélice de eixo horizontal baseada no perfil aerodinâmico Eppler 420. Foi empregada uma abordagem combinada de Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD) e ensaios de campo para otimizar a geometria das pás, a razão de velocidade na ponta (tip speed ratio) e a configuração do difusor para uma turbina com área varrida de 0,18 m² operando em velocidades de corrente entre 0,7 e 1,3 m/s. Os resultados da CFD indicam que o difusor do tipo Venturi aumentou a velocidade de entrada da água em média 62%, resultando em um aumento simulado da potência no eixo de 56 W para a turbina sem difusor para 70 W na configuração com difusor. Os experimentos de campo realizados em um rio local confirmaram essas tendências, alcançando uma potência máxima medida no eixo de 65 W a uma velocidade de corrente de 1,3 m/s, com um coeficiente de potência correspondente de aproximadamente 0,30. A estreita concordância entre os resultados simulados e experimentais confirma a adequação do perfil Eppler 420 para aplicações hidrocinéticas de baixa velocidade e demonstra a eficácia do uso de difusores. Os resultados fornecem diretrizes práticas de projeto e validação experimental para a implantação eficiente de turbinas hidrocinéticas de pequeno porte em cursos d’água interiores rasos.
Keywords: renewable energy; hydrokinetic turbine; Eppler 420; diffuser-augmented
Palavras-chave: energia renovável; turbina hidrocinética; Eppler 420; assistida por difusor
How to Cite: Pepito, M. L. M. B. (2026). Numerical and experimental performance evaluation of an Eppler 420–based horizontal-axis hydrokinetic turbine for low-velocity river applications. Journal of Engineering Researcher and Lecturer, 5(1), 30–43. https://doi.org/10.58712/jerel.v5i1.202
3D scanner technology in the reverse engineering of complex mechanical components: A literature review
Tecnologia de escaneamento 3D na engenharia reversa de componentes mecânicos complexos: Uma revisão da literatura
Afferli Seftian, Delima Yanti Sari, Rifelino Rifelino, Zainal Abadi
Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
DOI: https://doi.org/10.58712/jerel.v5i1.213
Abstract
This study addresses the challenges involved in the reverse engineering of complex mechanical components, where conventional manual measurement methods often produce geometric deviations that negatively affect the reliability of advanced engineering analyses. A descriptive literature review was conducted to evaluate the role of 3D scanning technology in overcoming these limitations. The study compares various data acquisition methods, including laser scanning, structured light scanning, and photogrammetry, while also analysing how the level of geometric accuracy influences finite element simulation results and structural analysis outcomes. The review found that 3D scanning significantly improves geometric fidelity compared with traditional techniques, thereby enhancing the validity of numerical simulations. However, the review also identified that the quality of the final model is highly dependent on the selected scanning technology, surface conditions, and advanced reconstruction processes such as point cloud registration and mesh generation. The findings indicate that although 3D scanning offers superior precision, geometric deviations may still occur and influence structural parameters. This study concludes that the integration of 3D scanning into reverse engineering workflows requires systematic validation to ensure not only visual accuracy but also functional reliability in engineering applications. Furthermore, this review highlights a critical research gap, suggesting that future studies should place greater emphasis on the direct correlation between geometric accuracy and engineering simulation outcomes.
Resumo
Este estudo aborda os desafios envolvidos na engenharia reversa de componentes mecânicos complexos, nos quais os métodos convencionais de medição manual frequentemente produzem desvios geométricos que afetam negativamente a confiabilidade de análises avançadas de engenharia. Foi realizada uma revisão descritiva da literatura para avaliar o papel da tecnologia de escaneamento 3D na superação dessas limitações. O estudo compara diferentes métodos de aquisição de dados, incluindo escaneamento a laser, escaneamento por luz estruturada e fotogrametria, além de analisar como o nível de precisão geométrica influencia os resultados de simulações por elementos finitos e análises estruturais. A revisão constatou que o escaneamento 3D melhora significativamente a fidelidade geométrica em comparação com as técnicas tradicionais, aumentando assim a validade das simulações numéricas. No entanto, também foi identificado que a qualidade do modelo final depende fortemente da tecnologia de escaneamento selecionada, das condições da superfície e de processos avançados de reconstrução, como o registro de nuvens de pontos e a geração de malhas. Os resultados indicam que, embora o escaneamento 3D ofereça precisão superior, ainda podem ocorrer desvios geométricos que influenciem os parâmetros estruturais. Este estudo conclui que a integração do escaneamento 3D aos fluxos de trabalho de engenharia reversa requer validação sistemática para garantir não apenas a precisão visual, mas também a confiabilidade funcional em aplicações de engenharia. Além disso, esta revisão evidencia uma importante lacuna de pesquisa, sugerindo que estudos futuros enfatizem a correlação direta entre a precisão geométrica e os resultados das simulações de engenharia.
Keywords: 3D scanning; geometric accuracy; modal analysis; reverse engineering
Palavras-chave: escaneamento 3D; precisão geométrica; análise modal; engenharia reversa
How to Cite: Seftian, A., Sari, D. Y., Rifelino, R., & Abadi, Z. (2026). 3D scanner technology in the reverse engineering of complex mechanical components: A literature review. Journal of Engineering Researcher and Lecturer, 5(1), 44–62. https://doi.org/10.58712/jerel.v5i1.213
Adhesion mechanisms and mechanical performance of single-lap joints in FDM-3D printed: A review
Mecanismos de adesão e desempenho mecânico de juntas de sobreposição simples em componentes produzidos por FDM-3D: Uma revisão
Muhamad Qeisya Hanif, Rifelino Rifelino, Febri Prasetya, Zainal Abadi
Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
DOI: https://doi.org/10.58712/jerel.v5i1.214
Abstract
Additive Manufacturing (AM), particularly Fused Deposition Modeling (FDM), has evolved from a rapid prototyping technology into a manufacturing approach for producing functional components across a wide range of industrial sectors. Nevertheless, the limited build volume of FDM systems has encouraged the use of adhesive bonding as a practical method for joining sub-components, with the single-lap joint (SLJ) configuration being among the most widely adopted designs. This review aims to provide an integrated analysis of the relationship between FDM-induced surface morphology, the adhesion mechanisms developed at the bonded interface, and their implications for stress distribution, shear strength, and joint failure modes. The findings indicate that the surface characteristics generated by the FDM process, including layer lines, stair-stepping effects, voids, and porosity, create interfacial conditions that differ fundamentally from those of homogeneous materials. These characteristics also produce a non-linear relationship between surface roughness and joint strength. Process parameters such as printing orientation and layer height were identified as key controlling factors that influence surface topography and adhesive performance. From a mechanical perspective, the eccentric load path inherent in SLJ configurations generates significant shear and peel stress concentrations at the overlap ends. These stress concentrations coincide with structurally weak regions that are intrinsically associated with FDM adherends, making them the primary sites for crack initiation and joint failure. Furthermore, modifications to overlap geometry and tailored adhesive distribution have been recognized as effective strategies for improving stress redistribution and enhancing the load-bearing capacity of the joint. This review highlights that the assessment of adhesive joints in FDM-manufactured components requires an integrated analytical framework that accounts for the coupled interactions among printing process parameters, surface conditions, adhesive properties, and progressive failure modeling. Such an approach is essential for the development of reliable structural joint designs for FDM-based applications.
Resumo
A Manufatura Aditiva (AM), particularmente a Modelagem por Deposição Fundida (FDM), evoluiu de uma tecnologia de prototipagem rápida para um método de fabricação de componentes funcionais em uma ampla variedade de setores industriais. Entretanto, o volume limitado de construção dos sistemas FDM incentivou o uso da colagem adesiva como uma solução prática para unir subcomponentes, sendo a configuração de junta de sobreposição simples (single-lap joint – SLJ) uma das mais amplamente utilizadas. Esta revisão tem como objetivo fornecer uma análise integrada da relação entre a morfologia superficial induzida pelo FDM, os mecanismos de adesão desenvolvidos na interface colada e suas implicações na distribuição de tensões, na resistência ao cisalhamento e nos modos de falha da junta. Os resultados indicam que as características superficiais geradas pelo processo FDM, incluindo linhas de camada, efeitos de escadamento (stair-stepping), vazios e porosidade, criam condições interfaciais fundamentalmente diferentes daquelas observadas em materiais homogêneos. Essas características também produzem uma relação não linear entre a rugosidade superficial e a resistência da junta. Parâmetros do processo, como a orientação de impressão e a altura da camada, foram identificados como fatores determinantes que influenciam a topografia superficial e o desempenho do adesivo. Sob a perspectiva mecânica, o caminho excêntrico da carga inerente às configurações SLJ gera concentrações significativas de tensões de cisalhamento e de destacamento (peel stress) nas extremidades da sobreposição. Essas concentrações coincidem com regiões estruturalmente frágeis intrinsecamente associadas aos aderentes produzidos por FDM, tornando-as os principais locais de iniciação de trincas e falha da junta. Além disso, modificações na geometria da sobreposição e distribuições otimizadas do adesivo foram reconhecidas como estratégias eficazes para melhorar a redistribuição das tensões e aumentar a capacidade de suporte de carga da junta. Esta revisão destaca que a avaliação de juntas adesivas em componentes fabricados por FDM requer uma estrutura analítica integrada que considere as interações acopladas entre os parâmetros do processo de impressão, as condições superficiais, as propriedades do adesivo e a modelagem da falha progressiva. Essa abordagem é essencial para o desenvolvimento de projetos confiáveis de juntas estruturais para aplicações baseadas em FDM.
Keywords: adhesive bonding; additive manufacturing; fused deposition modeling; interlayer bonding
Palavras-chave: colagem adesiva; manufatura aditiva; modelagem por deposição fundida; adesão entre camadas
How to Cite: Hanif, M. Q., Rifelino, R., Prasetya, F., & Abadi, Z. (2026). Adhesion mechanisms and mechanical performance of single-lap joints in FDM-3D printed: A review. Journal of Engineering Researcher and Lecturer, 5(1), 63–80. https://doi.org/10.58712/jerel.v5i1.214
Post-weld heat treatment of GTAW-repaired aluminium 6061-T6 calliper brackets: Effects on surface integrity and micro Vickers hardness
Tratamento térmico pós-soldagem de suportes de pinça de freio em alumínio 6061-T6 reparados por GTAW: Efeitos na integridade superficial e na microdureza Vickers
Dipo Ariyo Nugroho, Zainal Abadi, Rifelino Rifelino, Andril Arafat
Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
DOI: https://doi.org/10.58712/jerel.v5i2.218
Abstract
The caliper bracket is a critical component of a motorcycle braking system that maintains the alignment between the brake caliper and the rotor. Repair of damaged caliper brackets is commonly carried out using the Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) process. However, the thermal cycle during welding may alter the microstructure and degrade the mechanical properties of Aluminum 6061-T6. To overcome this limitation, post-weld heat treatment (PWHT), in accordance with ASTM B918, can be applied to restore the material properties and enhance the quality of the welded joint. This study investigates the effect of PWHT on the surface quality and microhardness of Aluminum 6061-T6 caliper brackets repaired using the GTAW process. An experimental approach was employed in which all specimens were welded using identical welding parameters and subsequently subjected to PWHT consisting of solution heat treatment, quenching, and artificial aging. Surface quality was evaluated through liquid penetrant testing in accordance with ASTM E165, while microhardness was measured using the Micro Vickers hardness test based on ASTM E384. The penetrant test results revealed that the welded specimens before PWHT contained welding defects, including porosity, lack of fusion, and lack of penetration, with a total of 35 defect indications. After PWHT, the number of defect indications decreased to 19, consisting only of microscopic porosity and lack of fusion. The average microhardness increased from 67.34 HV to 92.26 HV in the Fusion Zone (FZ), from 69.66 HV to 97.78 HV in the Heat-Affected Zone (HAZ), and from 62.44 HV to 95.70 HV in the Base Metal (BM), corresponding to increases of 45.66%, 40.49%, and 53.27%, respectively. Furthermore, PWHT restored the material hardness to 91.62% of the raw material hardness (103.96 HV). These findings demonstrate that PWHT effectively improves both the mechanical performance and the overall quality of GTAW-repaired Aluminum 6061-T6 caliper brackets.
Resumo
O suporte da pinça de freio é um componente crítico do sistema de frenagem de motocicletas, responsável por manter o alinhamento entre a pinça de freio e o disco. O reparo de suportes de pinça danificados é comumente realizado por meio do processo de soldagem a arco com eletrodo de tungstênio e proteção gasosa (GTAW). Entretanto, o ciclo térmico durante a soldagem pode alterar a microestrutura e degradar as propriedades mecânicas do alumínio 6061-T6. Para superar essa limitação, pode-se aplicar um tratamento térmico pós-soldagem (PWHT), em conformidade com a norma ASTM B918, a fim de restaurar as propriedades do material e melhorar a qualidade da junta soldada. Este estudo investiga o efeito do PWHT na qualidade superficial e na microdureza de suportes de pinça de freio em alumínio 6061-T6 reparados pelo processo GTAW. Foi empregada uma abordagem experimental na qual todos os corpos de prova foram soldados utilizando parâmetros idênticos de soldagem e, posteriormente, submetidos ao PWHT, composto por tratamento térmico de solubilização, têmpera e envelhecimento artificial. A qualidade superficial foi avaliada por meio de ensaio por líquido penetrante, de acordo com a ASTM E165, enquanto a microdureza foi medida utilizando o ensaio de microdureza Vickers, conforme a ASTM E384. Os resultados do ensaio por líquido penetrante revelaram que os corpos de prova soldados antes do PWHT apresentavam defeitos de soldagem, incluindo porosidade, falta de fusão e falta de penetração, totalizando 35 indicações de defeitos. Após o PWHT, o número de indicações de defeitos foi reduzido para 19, consistindo apenas em porosidade microscópica e falta de fusão. A microdureza média aumentou de 67,34 HV para 92,26 HV na Zona Fundida (FZ), de 69,66 HV para 97,78 HV na Zona Afetada pelo Calor (HAZ) e de 62,44 HV para 95,70 HV no Metal Base (BM), correspondendo a aumentos de 45,66%, 40,49% e 53,27%, respectivamente. Além disso, o PWHT restaurou a dureza do material para 91,62% da dureza do material original (103,96 HV). Esses resultados demonstram que o PWHT melhora efetivamente tanto o desempenho mecânico quanto a qualidade geral dos suportes de pinça de freio em alumínio 6061-T6 reparados por GTAW.
Keywords: Aluminium 6061-T6; Calliper Bracket; GTAW; Micro Vickers Hardness; Penetrant Testing; Post-Weld Heat Treatment
Palavras-chave: Alumínio 6061-T6; suporte de pinça de freio; GTAW; microdureza Vickers; ensaio por líquido penetrante; tratamento térmico pós-soldagem
How to Cite: Nugroho, D. A., Abadi, Z., Rifelino, R., & Arafat, A. (2026). Post-weld heat treatment of GTAW-repaired aluminium 6061-T6 calliper brackets: Effects on surface integrity and micro Vickers hardness. Journal of Engineering Researcher and Lecturer, 5(2), 81–98. https://doi.org/10.58712/jerel.v5i2.218
Finite element analysis and crashworthiness evaluation of a multi-stage aluminium alloy 6061-T6 impact attenuator for Formula SAE
Análise por elementos finitos e avaliação da resistência ao impacto de um atenuador de impacto multietapas em liga de alumínio 6061-T6 para Formula SAE
Aditia Pratama, Zainal Abadi, Delima Yanti Sari, Wanda Afnison
Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
DOI: https://doi.org/10.58712/jerel.v5i2.219
Abstract
Formula SAE regulations require every prototype vehicle to be equipped with an impact attenuator as a passive safety system capable of absorbing a minimum frontal impact energy of 7,350 J at an impact velocity of 7 m/s for a vehicle with a mass of approximately 300 kg. This study aims to design an impact attenuator that satisfies the Formula SAE requirements to improve vehicle crashworthiness. Three design variations were analyzed using Finite Element Analysis (FEA) with LS-DYNA to evaluate energy absorption, impact force, acceleration/deceleration, and displacement. The accuracy of the numerical model was validated using previously published experimental data before analyzing the effect of thickness variation in each stage of the impact attenuator. The simulation results show that the optimum design is capable of absorbing impact energy above the minimum requirement of 7,350 J, exhibits a high Crash Force Efficiency (CFE), produces acceleration within the prescribed safety limits, and provides controlled deformation during the impact process. The results indicate that the proposed impact attenuator design satisfies the Formula SAE safety requirements and has the potential to be applied to prototype vehicles to improve safety performance during frontal collisions.
Resumo
O regulamento da Formula SAE exige que todo veículo protótipo seja equipado com um atenuador de impacto como sistema de segurança passiva, capaz de absorver uma energia mínima de impacto frontal de 7.350 J a uma velocidade de impacto de 7 m/s para um veículo com massa aproximada de 300 kg. Este estudo tem como objetivo projetar um atenuador de impacto que atenda aos requisitos da Formula SAE para melhorar a resistência ao impacto do veículo. Três variações de projeto foram analisadas por meio de Análise por Elementos Finitos (FEA) utilizando o LS-DYNA para avaliar a absorção de energia, a força de impacto, a aceleração/desaceleração e o deslocamento. A precisão do modelo numérico foi validada utilizando dados experimentais previamente publicados antes da análise do efeito da variação da espessura em cada estágio do atenuador de impacto. Os resultados da simulação mostram que o projeto otimizado é capaz de absorver energia de impacto superior ao requisito mínimo de 7.350 J, apresenta elevada Eficiência da Força de Impacto (Crash Force Efficiency – CFE), produz acelerações dentro dos limites de segurança estabelecidos e proporciona deformação controlada durante o processo de impacto. Os resultados indicam que o projeto proposto do atenuador de impacto atende aos requisitos de segurança da Formula SAE e possui potencial para ser aplicado em veículos protótipos, contribuindo para melhorar o desempenho de segurança em colisões frontais.
Keywords: AA6061-T6 aluminium alloy; Crashworthiness; Energy absorption; Finite Element Analysis (FEA); Formula SAE; Impact attenuator
Palavras-chave: liga de alumínio AA6061-T6; resistência ao impacto; absorção de energia; análise por elementos finitos (FEA); Formula SAE; atenuador de impacto
How to Cite: Pratama, A., Abadi, Z., Sari, D. Y., & Afnison, W. (2026). Finite element analysis and crashworthiness evaluation of a multi-stage aluminium alloy 6061-T6 impact attenuator for Formula SAE. Journal of Engineering Researcher and Lecturer, 5(2), 95–109. https://doi.org/10.58712/jerel.v5i2.219
Mechanical characteristics and FEA-based non-uniform infill density approaches for Fused Deposition Modelling (FDM)-printed components: A literature review
Características mecânicas e abordagens de densidade de preenchimento não uniforme baseadas em FEA para componentes fabricados por Modelagem por Deposição Fundida (FDM): Uma revisão da literatura
Mhd. Fahri Meihanda Putra, Syahril Syahril, Delima Yanti Sari
Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Padang, Indonesia
DOI: https://doi.org/10.58712/jerel.v5i2.220
Abstract
Fused Deposition Modelling (FDM) is one of the most widely used additive manufacturing (AM) technologies for producing functional polymer components. However, commercially available slicing software generally applies a uniform infill density throughout the entire component without considering the actual stress distribution, resulting in excessive material usage in low-stress regions and unnecessary increases in component weight. This literature review synthesizes current knowledge on the mechanical characteristics of FDM-printed components and evaluates Finite Element Analysis (FEA)-based non-uniform infill density approaches as a promising strategy for structural optimization. The reviewed literature covers the effects of anisotropic behaviour, internal voids, infill density, infill pattern, and the integration of FEA with topology optimization techniques for FDM components. The findings indicate that the layer-by-layer deposition process produces pronounced mechanical anisotropy and introduces internal voids that influence structural performance. The relationship between infill density and mechanical strength is positive but nonlinear, whereas different infill patterns at the same density can produce variations of up to 82% in flexural strength. Although FEA provides reliable estimates of stress distribution, prediction errors of approximately 8.67–12% remain because conventional simulations assume homogeneous and isotropic materials that do not accurately represent the actual characteristics of FDM-printed components. Furthermore, FEA-based multi-zone non-uniform infill density strategies have been reported to increase peak load by up to 49% and bending stiffness by up to 46% compared with conventional uniform-density configurations. Overall, this review demonstrates that FEA-based non-uniform infill density is a promising design optimization strategy for functional FDM-printed components by improving structural performance while reducing unnecessary material usage. Future research should focus on density transition design and experimental validation to improve the reliability and practical implementation of this approach.
Resumo
A Modelagem por Deposição Fundida (FDM) é uma das tecnologias de Manufatura Aditiva (AM) mais amplamente utilizadas para a produção de componentes poliméricos funcionais. No entanto, os softwares comerciais de fatiamento (slicing) geralmente aplicam uma densidade de preenchimento uniforme em todo o componente, sem considerar a distribuição real das tensões, resultando em uso excessivo de material em regiões de baixa solicitação mecânica e aumento desnecessário do peso do componente. Esta revisão da literatura sintetiza o conhecimento atual sobre as características mecânicas de componentes produzidos por FDM e avalia abordagens de densidade de preenchimento não uniforme baseadas em Análise por Elementos Finitos (FEA) como uma estratégia promissora para otimização estrutural. A literatura revisada aborda os efeitos do comportamento anisotrópico, dos vazios internos, da densidade de preenchimento, do padrão de preenchimento e da integração da FEA com técnicas de otimização topológica para componentes produzidos por FDM. Os resultados indicam que o processo de deposição camada por camada produz uma anisotropia mecânica pronunciada e introduz vazios internos que influenciam o desempenho estrutural. A relação entre a densidade de preenchimento e a resistência mecânica é positiva, porém não linear, enquanto diferentes padrões de preenchimento com a mesma densidade podem gerar variações de até 82% na resistência à flexão. Embora a FEA forneça estimativas confiáveis da distribuição de tensões, permanecem erros de previsão de aproximadamente 8,67–12%, pois as simulações convencionais assumem materiais homogêneos e isotrópicos que não representam com precisão as características reais dos componentes produzidos por FDM. Além disso, estratégias de densidade de preenchimento não uniforme baseadas em FEA e divididas em múltiplas zonas demonstraram aumentar a carga máxima em até 49% e a rigidez à flexão em até 46% quando comparadas às configurações convencionais de densidade uniforme. De modo geral, esta revisão demonstra que a densidade de preenchimento não uniforme baseada em FEA constitui uma estratégia promissora de otimização de projeto para componentes funcionais fabricados por FDM, melhorando o desempenho estrutural e reduzindo o uso desnecessário de material. Pesquisas futuras devem concentrar-se no desenvolvimento de transições de densidade e na validação experimental para aumentar a confiabilidade e a aplicação prática dessa abordagem.
Keywords: additive manufacturing; fused deposition modelling; finite element analysis; non-uniform infill density; topology optimization; anisotropy
Palavras-chave: manufatura aditiva; modelagem por deposição fundida; análise por elementos finitos; densidade de preenchimento não uniforme; otimização topológica; anisotropia
How to Cite: Putra, M. F. M., Syahril, S., & Sari, D. Y. (2026). Mechanical characteristics and FEA-based non-uniform infill density approaches for Fused Deposition Modelling (FDM)-printed components: A literature review. Journal of Engineering Researcher and Lecturer, 5(2), 110–123. https://doi.org/10.58712/jerel.v5i2.220
System dynamics for integrated domestic wastewater management: A review of stock–flow models, policy scenarios, and river water quality
Dinâmica de Sistemas para a gestão integrada de águas residuais domésticas: Uma revisão de modelos estoque–fluxo, cenários de políticas e qualidade da água dos rios
Widia Putri, Denny Helard, Shinta Indah
Department of Environmental Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Andalas, Indonesia
DOI: https://doi.org/10.58712/jerel.v5i2.221
Abstract
Domestic wastewater management is a long-term systems problem shaped by population growth, water use, sanitation coverage, treatment capacity, infrastructure deterioration, institutional performance, finance, pollutant generation, and receiving-water conditions. This review synthesizes the use of System Dynamics (SD) for integrated domestic wastewater planning, with emphasis on causal-loop structures, stock–flow models, policy scenarios, pollutant-load estimation, and river-water-quality responses. A structured narrative search covering 2010 to June 2026 was used to identify peer-reviewed studies that applied explicit SD concepts to wastewater, sanitation, water pollution, or coupled water-quality management. The literature shows that most models represent population, wastewater generation, treatment capacity, and pollution control, but fewer integrate on-site sanitation, faecal-sludge pathways, microbiological pollutants, river hydrology, climate stress, finance, and institutional behavior in one model. Scenario analysis is widely used, particularly business-as-usual, capacity expansion, service-coverage improvement, treatment-efficiency enhancement, and combined-policy scenarios. The evidence indicates that isolated infrastructure expansion often underperforms when household connections, operation and maintenance, financing, or treatment efficiency remain constrained. More robust models combine service coverage and capacity dynamics with pollutant mass balance, receiving-water dilution, validation tests, and sensitivity or uncertainty analysis. Coastal and data-limited cities require additional representation of shallow groundwater, infiltration and inflow, flooding, tidal backwater, sea-level rise, and the dominance of on-site sanitation. The review proposes an integrated framework linking socio-demographic, service, infrastructure, treatment, pollutant, river-quality, financial, institutional, and climate subsystems. Future development should priorities spatial SD, participatory modelling, global sensitivity analysis, adaptive policy pathways, real-time monitoring, and hybridization with GIS, hydrological models, optimization, and machine learning.
Resumo
A gestão de águas residuais domésticas constitui um problema sistêmico de longo prazo influenciado pelo crescimento populacional, uso da água, cobertura de saneamento, capacidade de tratamento, deterioração da infraestrutura, desempenho institucional, financiamento, geração de poluentes e condições dos corpos hídricos receptores. Esta revisão sintetiza o uso da Dinâmica de Sistemas (SD) para o planejamento integrado de águas residuais domésticas, com ênfase em estruturas de laços causais, modelos estoque–fluxo, cenários de políticas, estimativa de cargas poluentes e respostas da qualidade da água dos rios. Foi realizada uma busca narrativa estruturada abrangendo o período de 2010 a junho de 2026 para identificar estudos revisados por pares que aplicaram explicitamente conceitos de SD ao gerenciamento de águas residuais, saneamento, poluição da água ou gestão integrada da qualidade da água. A literatura demonstra que a maioria dos modelos representa a população, a geração de águas residuais, a capacidade de tratamento e o controle da poluição, porém poucos integram em um único modelo o saneamento descentralizado (on-site sanitation), as rotas do lodo fecal, os poluentes microbiológicos, a hidrologia fluvial, os impactos climáticos, o financiamento e o comportamento institucional. A análise de cenários é amplamente empregada, especialmente nos cenários de continuidade (business-as-usual), expansão da capacidade, ampliação da cobertura dos serviços, melhoria da eficiência do tratamento e cenários de políticas combinadas. As evidências indicam que a expansão isolada da infraestrutura frequentemente apresenta desempenho limitado quando as ligações domiciliares, a operação e manutenção, o financiamento ou a eficiência do tratamento permanecem restritos. Modelos mais robustos combinam a dinâmica da cobertura dos serviços e da capacidade de tratamento com o balanço de massa de poluentes, a diluição nos corpos receptores, testes de validação e análises de sensibilidade ou incerteza. Cidades costeiras e com disponibilidade limitada de dados requerem ainda a representação de aquíferos rasos, infiltração e afluência, inundações, refluxo de maré, elevação do nível do mar e predominância de sistemas de saneamento descentralizado. A revisão propõe um arcabouço integrado que conecta os subsistemas sociodemográfico, de serviços, infraestrutura, tratamento, poluentes, qualidade da água fluvial, financeiro, institucional e climático. Pesquisas futuras devem priorizar a Dinâmica de Sistemas espacial, a modelagem participativa, a análise global de sensibilidade, trajetórias adaptativas de políticas públicas, monitoramento em tempo real e a integração com SIG, modelos hidrológicos, otimização e aprendizado de máquina.
Keywords: system dynamics; domestic wastewater; stock–flow model; policy scenarios; river water quality; urban sanitation
Palavras-chave: dinâmica de sistemas; águas residuais domésticas; modelo estoque–fluxo; cenários de políticas; qualidade da água dos rios; saneamento urbano
How to Cite: Putri, W., Helard, D., & Indah, S. (2026). System dynamics for integrated domestic wastewater management: A review of stock–flow models, policy scenarios, and river water quality. Journal of Engineering Researcher and Lecturer, 5(2), 124–156. https://doi.org/10.58712/jerel.v5i2.221
Assessment of floating marine debris density, composition, chemical characteristics, and recycling potential along Gajah Beach and Pasir Putih Tabing Beach, Padang City, Indonesia
Avaliação da densidade, composição, características químicas e potencial de reciclagem de resíduos marinhos flutuantes nas Praias Gajah e Pasir Putih Tabing, Cidade de Padang, Indonésia
Rizki Aziz, Budhi Primasari, Hirzan Salda Putra, Cici Amelia Edriani
Department of Environmental Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Andalas, Indonesia
DOI: https://doi.org/10.58712/jerel.v5i2.222
Abstract
Floating marine debris is one of the major environmental challenges affecting coastal ecosystems and marine activities. Accumulation of floating debris can interfere with fishing operations by increasing the amount of debris captured in fishing nets and reducing fishing efficiency. This study evaluated the density, composition, chemical characteristics, and recycling potential of floating marine debris along Gajah Beach and Pasir Putih Tabing Beach, Padang City, Indonesia. Floating marine debris was collected using fishing trawls under two environmental conditions: normal weather and one day after a rainfall event. Samples were collected from three sampling points representing the study area and analyzed for debris density, material composition, proximate characteristics, and recycling potential. The average debris density increased from 1.18 g/m² under normal weather conditions to 3.13 g/m² after rainfall. Five material categories were identified, namely plastic, wood, rubber, fabric, and coconut husk. Plastic was the dominant material, accounting for 90% of the debris under normal weather conditions and 50% after rainfall, with corresponding densities of 0.90 g/m² and 1.66 g/m², respectively. Proximate analysis showed average values of 25.05% moisture content, 56.33% volatile matter, 8.53% ash content, and 9.09% fixed carbon. The results also indicate that plastic, wood, fabric, and coconut husk have potential for recycling or resource recovery. These findings provide baseline information for marine debris monitoring and support the development of more effective coastal waste management and resource recovery strategies in Padang City.
Resumo
Os resíduos marinhos flutuantes constituem um dos principais desafios ambientais que afetam os ecossistemas costeiros e as atividades marinhas. O acúmulo desses resíduos pode interferir nas operações pesqueiras ao aumentar a quantidade de detritos capturados nas redes de pesca e reduzir a eficiência da atividade pesqueira. Este estudo avaliou a densidade, a composição, as características químicas e o potencial de reciclagem dos resíduos marinhos flutuantes ao longo das Praias Gajah e Pasir Putih Tabing, na Cidade de Padang, Indonésia. Os resíduos marinhos flutuantes foram coletados utilizando redes de arrasto para pesca sob duas condições ambientais: clima normal e um dia após um evento de chuva. As amostras foram coletadas em três pontos representativos da área de estudo e analisadas quanto à densidade dos resíduos, composição dos materiais, características proximais e potencial de reciclagem. A densidade média dos resíduos aumentou de 1,18 g/m² em condições climáticas normais para 3,13 g/m² após a ocorrência de chuva. Foram identificadas cinco categorias de materiais: plástico, madeira, borracha, tecido e casca de coco. O plástico foi o material predominante, representando 90% dos resíduos em condições climáticas normais e 50% após a chuva, com densidades correspondentes de 0,90 g/m² e 1,66 g/m², respectivamente. A análise proximal apresentou valores médios de 25,05% de teor de umidade, 56,33% de materiais voláteis, 8,53% de teor de cinzas e 9,09% de carbono fixo. Os resultados também indicam que plástico, madeira, tecido e casca de coco apresentam potencial para reciclagem ou recuperação de recursos. Esses achados fornecem informações de referência para o monitoramento de resíduos marinhos e apoiam o desenvolvimento de estratégias mais eficazes de gestão de resíduos costeiros e recuperação de recursos na Cidade de Padang.
Keywords: floating marine debris; debris density; marine debris composition; chemical characteristics; recycling potential; coastal waste management
Palavras-chave: resíduos marinhos flutuantes; densidade de resíduos; composição dos resíduos marinhos; características químicas; potencial de reciclagem; gestão de resíduos costeiros
How to Cite: Aziz, R., Primasari, B., Putra, H. S., & Edriani, C. A. (2026). Assessment of floating marine debris density, composition, chemical characteristics, and recycling potential along Gajah Beach and Pasir Putih Tabing Beach, Padang City, Indonesia. Journal of Engineering Researcher and Lecturer, 5(2), 157–171. https://doi.org/10.58712/jerel.v5i2.222
