Sur une Prusa récente, le capteur de force placé dans la tête d’impression sert surtout à toucher le plateau et déterminer précisément où commence la surface.
CNC Kitchen lui a trouvé un second métier : écouter ce qui se passe dans l’extrusion.1
Le projet PrusaPATuner utilise cette cellule de charge comme capteur de contre-pression. Au lieu d’imprimer un motif, de le regarder puis de choisir à l’œil la meilleure valeur de Pressure Advance, l’outil fait varier l’extrusion, enregistre la force exercée sur la buse et cherche le moment où la compensation commence à devenir excessive.2 3
Le prototype n’est pas présenté comme une fonction de production. Son dépôt le dit explicitement : c’est un outil de recherche expérimental.3
C’est ce qui le rend intéressant. Il montre ce qu’un capteur déjà présent dans une machine peut révéler lorsque le logiciel cesse de lui demander une seule chose.
Le Pressure Advance compense un ressort invisible
Le filament semble rigide, mais toute la chaîne d’extrusion se comporte un peu comme un ressort.
Quand l’extrudeur pousse le plastique dans la zone chaude, le filament se comprime et la pression monte avant que le débit à la buse corresponde exactement à la commande. Quand la machine ralentit brutalement, cette pression ne disparaît pas instantanément. Du plastique continue de sortir. Quand elle accélère, une partie du mouvement sert d’abord à reconstruire la pression.2
Sur une machine lente, le défaut reste discret. Sur une imprimante moderne qui change de vitesse en permanence, il crée des coins gonflés, des creux ou des variations de largeur.
Le Pressure Advance anticipe ce retard. Le firmware pousse un peu plus pendant l’accélération et réduit l’extrusion pendant la décélération. Le facteur de compensation, souvent appelé K, doit être adapté à la machine et surtout au filament.2
Traditionnellement, on imprime donc une série de lignes ou de coins avec plusieurs valeurs K, puis on choisit visuellement celle qui semble la plus régulière.
À 4:37 dans sa vidéo, Stefan Hermann revient sur une évidence matérielle : les Nextruder de Prusa possèdent déjà un load cell capable de mesurer les forces sur la buse.2
La question devient alors presque embarrassante : pourquoi fabriquer un objet de calibration si la machine peut mesurer directement la réponse mécanique du système ?
La buse extrude dans le vide et le capteur dessine une courbe
Le test automatise un motif lent-rapide-lent.
L’extrusion commence à faible débit, passe brutalement à un débit supérieur puis redescend. Sans Pressure Advance, la force mesurée ne suit pas un rectangle propre : elle monte progressivement, se stabilise, puis redescend avec retard.2
Quand K augmente, la réponse se rapproche davantage de la commande. Trop bas, les transitions restent molles. À la bonne valeur, la courbe devient plus franche. Trop haut, le système surcompense et la force produit un overshoot puis un undershoot.2
Le dépôt PrusaPATuner récupère le flux de métriques de la machine. Sur Core One, la documentation du projet indique environ 180 Hz pour loadcell_value. Les données passent en UDP avec les positions de la machine.3
À 11:06, la vidéo montre le prototype qui génère le G-code, lance la séquence et sépare ensuite les différents segments de test.2
L’idée initiale était de mesurer l’aire totale entre la courbe réelle et une réponse idéale en forme de créneau.
Ça n’a pas été la métrique la plus robuste.
Une métrique simple a battu la belle métrique
Le problème vient notamment du timing.
Le flux de métriques extérieur à l’imprimante ne donne pas exactement au logiciel toutes les informations internes du firmware au même instant. Un petit décalage sur le début ou la fin d’une extrusion change fortement l’aire calculée sous la courbe.2
À 12:39, Hermann explique que l’indicateur le plus utile s’est révélé beaucoup plus simple : regarder l’undershoot lorsque le débit repasse de rapide à lent.2
Tant que K est faible, la force redescend vers son niveau stable sans passer franchement dessous. Quand la compensation devient trop forte, la courbe plonge sous ce niveau. Le tuner peut donc choisir la dernière valeur avant l’apparition nette de cette surcompensation.2
Le dépôt actuel ne se limite d’ailleurs pas à une seule méthode. Il compare plusieurs estimateurs : analyse de réponse à échelon, décalage de phase et métrique d’aire intégrale.3
C’est une bonne décision pour un projet encore expérimental. Le logiciel ne transforme pas immédiatement une intuition de laboratoire en vérité universelle. Il conserve plusieurs lectures du même signal.
Les premiers résultats ressemblent au choix humain, sans le remplacer encore
À partir de 13:33, la vidéo compare la valeur sélectionnée automatiquement avec une calibration imprimée et choisie visuellement sur plusieurs matériaux.2
Les résultats sont proches dans les exemples montrés. La valeur automatique tombe parfois exactement au même endroit, parfois légèrement au-dessus. L’ASA imprimé chaud s’écarte davantage.2
La séquence importante arrive juste après.
À 14:05, Hermann précise que l’échantillon reste limité, que les pondérations et la méthode doivent encore évoluer, et qu’une courbe de force parfaitement carrée n’est pas forcément synonyme du meilleur résultat imprimé.2
Le dépôt GitHub est tout aussi prudent : PrusaPATuner est décrit comme un projet de recherche expérimental, non comme une calibration de production prête à remplacer la méthode classique.3
La nuance évite un titre plus spectaculaire et moins vrai du genre « la calibration visuelle est morte ».
Elle n’est pas morte. Elle vient d’acquérir un concurrent mesurable.
Le même capteur peut raconter plus qu’une valeur K
À partir de 15:20, la vidéo étend l’idée à la mesure du débit volumique maximal. Plus le débit demandé augmente, plus la force nécessaire pour pousser le filament monte. Quand le hotend atteint sa limite, la réponse peut devenir instable ou s’écarter du comportement attendu.2
Plus loin, Hermann imagine aussi utiliser le signal pour détecter des collisions, des bouchages partiels ou produire un suivi de process pendant l’impression.2
Il faut garder ces pistes à leur place.
Le tuner Pressure Advance possède déjà un prototype et des comparaisons. Le reste est en partie expérimental ou prospectif. Un load cell ne garantit pas la qualité d’une pièce et ne voit pas magiquement tous les défauts internes.2
Mais le déplacement reste utile : au lieu d’ajouter un nouveau capteur pour chaque nouvelle fonction, le projet demande quelles informations sont déjà présentes dans un signal que la machine collecte pour autre chose.
D’autres projets explorent le même terrain. bd_pressure, cité par CNC Kitchen, relie lui aussi un capteur de force à Klipper pour automatiser une calibration de Pressure Advance.4
Ce n’est donc plus seulement une bizarrerie isolée.
Un capteur devient plus intéressant quand son usage n’est pas figé
Une machine moderne accumule facilement des capteurs spécialisés.
Un pour le nivellement. Un pour le filament. Une caméra pour surveiller l’impression. Un accéléromètre pour l’input shaping. Puis du logiciel qui traite chacun comme s’il n’avait qu’un seul métier.
PrusaPATuner prend le problème à l’envers.
Le load cell était déjà acheté, câblé, calibré et intégré dans le firmware. Le travail supplémentaire se trouve surtout dans l’accès aux données, la synchronisation, l’analyse et la construction d’un protocole qui fait apparaître une propriété physique du système.3
Le prototype n’ajoute pas une fonction en ajoutant une pièce.
Il ajoute une fonction en regardant autrement une pièce déjà là.
C’est une forme de retrofit logiciel assez élégante. Et, comme souvent avec le retrofit, la limite arrive au même endroit que l’intérêt : le matériel existant n’a pas été conçu pour ce nouvel usage, donc le signal, le timing et le firmware imposent leurs propres frictions.
La bonne nouvelle est que ces frictions sont maintenant visibles.
Elles sont même tracées à environ 180 mesures par seconde.