Konventionelle Druckgießwerkzeuge sind häufig in ihrer Masse überdimensioniert. Die Folge ist ein erhöhter Energiebedarf der kinematischen Abläufe und eine erhöhte Wärmeleistung des Werkzeug-Temperiersystems. Der konventionelle Aufbau der Werkzeuge ermöglicht keine Flexibilität hinsichtlich des Einsatzes unterschiedlicher Kavitäten und bedingt somit hohe variantenbezogene Kosten. Mit dem Projekt "LwSkal" soll eine Möglichkeit aufgezeigt werden, durch additive Fertigungsansätze und unter Einsatz von Leichtbaumethoden die Flexibilität solcher Werkzeuge zu erhöhen sowie die Masse und den Energiebedarf zu senken.
Druckgießwerkzeuge werden seit jeher durch subtraktive Fertigungsverfahren aus Vollmaterial hergestellt. Dabei werden zahlreiche Komponenten aufgrund fehlenden Wissens über die erforderliche Steifigkeit bzw. die auftretenden Lasten des Druckgießwerkzeuges sowie bedingt durch hohe Anforderungen an die Prozesssicherheit zumeist erheblich überdimensioniert. Dies führt zu großen Werkzeugmassen, langen Anfertigungs- und Rüstzeiten sowie hohen Investitionskosten. Die hohe Werkzeugmasse in Vollbauweise resultiert weiterhin in einer thermischen Trägheit und somit auch in hohen Energiebedarfen für Vorwärm- und Abkühlzeiten. Gleichzeitig beeinflusst die Temperaturführung des Druckgießwerkzeuges maßgeblich die technologischen Eigenschaften des Druckgussbauteils. Verschiedene Forschungsarbeiten zeigen, dass das System Druckgießmaschine und die aus dem Gießprozess resultierenden Belastungen bzw. Verformungen von Maschinenschild und Druckgießwerkzeug für die technische Anwendung hinreichend genau berechnet werden können. Derzeit existiert jedoch kein Wissen hinsichtlich eines geeigneten Entwurfes, der Dimensionierung, der Fertigung, des realen Werkzeugverhaltens sowie der resultierenden Bauteileigenschaften.
Ein Lösungsansatz zur Überwindung der fertigungstechnischen Restriktionen wird in dem Einsatz der inkrementellen Fertigungsmethode gesehen. Entgegen bestehender additiver Fertigungsverfahren zielt sie darauf ab, Bauteile schrittweise nach additiven Grundprinzipien zu erzeugen. Dies ermöglicht weiterhin eine erhöhte Flexibilität in der Produktion, kürzere Anfertigungszeiten sowie einen geringeren Material- bzw. Energiebedarf zur Herstellung der Druckgießwerkzeuge. Das Projekt "LwSkal" setzt hier an und hat das übergeordnete Ziel im Erreichen einer Methodik zur experimentell fundierten Auslegung sowie zur inkrementellen Herstellung modularer Leichtbau-Druckgießwerkzeuge. In der nachfolgenden Abbildung wird das angestrebte modulare Leichtbaudesign exemplarisch dargestellt.