Ein Schwerpunkt bei der Anwendung des MPA Verfahrens liegt im Werkzeug- und Formenbau für Spritz- und Druckgussverfahren. Die generative Fertigung erlaubt eine kontinuierliche Kühlung von Bauteiloberflächen, wie sie mit herkömmlichen Herstellungsverfahren nicht oder nur sehr aufwändig realisierbar ist. Erfahrungen mit Kundenbauteilen haben gezeigt, dass generativ gefertigte Bauteile mit konturnaher Kühlkanalführung enormes Potential zur Zykluszeitreduzierung beim Spritzgussvorgang haben. Im Vergleich mit Werkzeugen ohne effiziente Kühlung konnten bis zu 45% Zeitgewinn erzielt werden. Für besonders hohe Ansprüche an die Werkzeugoberflächen ist sogar eine Hochglanzpolitur möglich. Aufgrund sehr niedriger Porosität im aufgetragenen Material kann diese zum Beispiel für aus 1.2344 Warmarbeitsstahl gefertigte Bauteile angeboten werden

Die Bildfolge unten zeigt die wesentlichen Arbeitsschritte bei der Fertigung des gezeigten Spritzgusswerkzeugs. Der im Rohling vorgefräste Kühlkanal wird zunächst per MPA Materialauftrag mit einem wasserlöslichen Material verfüllt. Mit einem Fräser wird dann überschüssigens Füllmaterial entfernt und die Oberflächenkontur für den Stahlmantel definiert. Anschließend erfolgt der Auftrag des Deckmantels aus Stahl. Das Füllmaterial kann nun ausgelöst und das Bauteil dann einer Wärmebehandlung unterzogen werden, bevor es in die finale Form gefräst wird.

Diese drei Werkzeugeinsätze enthalten jeweils einen der Oberfläche folgenden Kühlkanal. Bei der Herstellung wurden Rohlinge verwendet, denen die entsprechenden Kanäle eingefräst wurden. Gegenüber einer komplett generativen Fertigung der Werkzeugeinsatzes ist die Verwendung des Halbzeugs wesentlich kosteneffizienter. Der Anteil der additiven Fertigung beschränkt sich dann auf das Verfüllen der Kanäle mit einem wasserlöslichen Füllmaterial und den anschließenden Auftrag der jeweiligen Deckschicht aus Stahl (im Bild blau markiert).

Für die Aufbringung der Deckschichten wurden die Möglichkeiten der 5-Achs-Simultanbearbeitung der Maschine genutzt, um einen gleichmäßigen Auftrag auf der gekrümmten Bauteiloberfläche zu erzielen. Bei den beiden rechten Bauteilen im Bild erfolgte der Schichtaufbau radial bei rotierendem Bauteil.

Das MPA Verfahren erlaubt die Kombination verschiedener Materialien in einem Bauteil. Von besonderem Interesse sind dabei Kupferelemente, die als Wärmeleiter in Stahlbauteile integriert werden. Bei den hier gezeigten Bauteilen ist jeweils an den Stellen Kupfer eingebracht, wo eine Kühlung über einen Kanal aus geometrischen Gründen schwierig ist. Meist erfolgt dann der Wärmetransport über die Kupferelemente hin zum etwas entfernter verlaufenden Kühlkanal.

Im MPA Bearbeitungszentrum wird zur Fertigung derartiger Bauteile nach dem Verfüllens des jeweiligen Kühlkanals mit wasserlöslichem Material in einem weiteren Arbeitsschritt Reinkupfer auf die vorgefrästen Kupfergeometrien aufgetragen. Zwischen dem Kupfer und dem Stahlsubstrat entsteht dabei ein direkter thermischer Kontakt.

Ein zur konturnahem Kühlung konträres Anwendungsbeispiel stellen Bauteile mit integrierten Heizelementen dar. Bei der Fertigung werden dazu in einen Rohling Kanäle gefräst, in die isolierte Heizleiter eingepresst werden. Anschließend werden Sie per Auftrag von Stahlpulver von oben eingespritzt. Die direkte Anbindung an das aufgetragene Material bietet eine hervorragende Wärmeleitung, die weit über die des Presskontakts hinausgeht. Werden zusätzlich auch Thermosensoren eingespritzt, kann die Heizleistung sogar lokal geregelt werden.