Sachverhalt:
A. Der 1968 geborene D._ meldete sich am 30. Januar 2008 bei der IV-Stelle Thurgau zum Leistungsbezug an. Nach medizinischen Abklärungen insbesondere dem Beizug eines polydisziplinären Gutachtens der Medizinischen Abklärungsstelle (MEDAS) vom 17. Mai 2010 und der Durchführung des Vorbescheidverfahrens sprach diese dem Versicherten mit Verfügung vom 4. April 2011 ab 1. Januar 2008 bis 31. März 2008 eine Dreiviertelsrente und ab 1. April 2008 bis 31. März 2010 eine befristete ganze Rente der Invalidenversicherung zu.
B. Die dagegen unter Beilage eines Berichts des Dr. med. L._, orthopädische Chirurgie FMH, vom 16. Februar 2011 und des Dr. med. W._, Facharzt für Psychiatrie und Psychotherapie FMH, vom 20. April 2011 erhobene Beschwerde überwies das angerufene Verwaltungsgericht des Kantons Bern mit Entscheid vom 18. Mai 2011 zuständigkeitshalber dem Verwaltungsgericht des Kantons Thurgau. Dieses hob nach Androhung einer reformatio in peius die angefochtene Verfügung mit Entscheid vom 19. Oktober 2011 auf, mit der Feststellung, dass der Versicherte vom 1. Juli 2008 bis 30. Juni 2010 Anspruch auf eine ganze Rente der Invalidenversicherung hat.
C. Mit Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten lässt D._ beantragen, unter Aufhebung des kantonalen Gerichtsentscheides sei die IV-Stelle anzuweisen, vor Bemessung der Invalidität erwerbliche Abklärungen und berufliche Eingliederungsmassnahmen durchzuführen, eventuell sei dem Versicherten für die Zeit ab 1. Juli 2010 eine halbe Rente der Invalidenversicherung zuzusprechen. Subeventuell sei die Sache an die IV-Stelle zurückzuweisen, damit diese den Invaliditätsgrad neu ermittle. Ferner wird um Gewährung der unentgeltlichen Rechtspflege ersucht.
Die kantonalen Akten wurden beigezogen. Auf die Durchführung eines Schriftenwechsels wurde verzichtet.
Erwägungen:
1. 1.1 Die Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten kann wegen Rechtsverletzungen gemäss Art. 95 und 96 BGG erhoben werden. Das Bundesgericht wendet das Recht von Amtes wegen an (Art. 106 Abs. 1 BGG). Es ist folglich weder an die in der Beschwerde geltend gemachten Argumente noch an die Erwägungen der Vorinstanz gebunden; es kann eine Beschwerde aus einem anderen als dem angerufenen Grund gutheissen und es kann eine Beschwerde mit einer von der Argumentation der Vorinstanz abweichenden Begründung abweisen (BGE 134 V 250 E. 1.2 S. 252 mit Hinweisen). Immerhin prüft das Bundesgericht, unter Berücksichtigung der allgemeinen Begründungspflicht der Beschwerde (Art. 42 Abs. 1 und 2 BGG), grundsätzlich nur die geltend gemachten Rügen, sofern die rechtlichen Mängel nicht geradezu offensichtlich sind. Es ist jedenfalls nicht gehalten, wie eine erstinstanzliche Behörde alle sich stellenden rechtlichen Fragen zu untersuchen, wenn diese vor Bundesgericht nicht mehr vorgetragen werden (BGE 133 II 249 E. 1.4.1 S. 254).
1.2 Das Bundesgericht legt seinem Urteil den Sachverhalt zugrunde, den die Vorinstanz festgestellt hat (Art. 105 Abs. 1 BGG). Es kann deren Sachverhaltsfeststellung berichtigen oder ergänzen, wenn sie offensichtlich unrichtig ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von Art. 95 BGG beruht (Art. 105 Abs. 2 BGG).
1.3 Bei den vorinstanzlichen Feststellungen zum Gesundheitszustand und zur Arbeitsfähigkeit der versicherten Person handelt es sich grundsätzlich um Entscheidungen über Tatfragen (BGE 132 V 393 E. 3.2 S. 397 ff.). Dagegen ist die Beachtung des Untersuchungsgrundsatzes und der Beweiswürdigungsregeln nach Art. 61 lit. c ATSG Rechtsfrage (BGE 132 V 393 E. 3.2 und 4 S. 397 ff.; Urteil I 865/06 vom 12. Oktober 2007 E. 3.2).
1.4 Auf der nicht medizinischen beruflich-erwerblichen Stufe der Invaliditätsbemessung charakterisieren sich als Rechtsfragen die gesetzlichen und rechtsprechungsgemässen Regeln über die Durchführung des Einkommensvergleichs, einschliesslich derjenigen über die Anwendung der vom Bundesamt für Statistik herausgegebenen schweizerischen Lohnstrukturerhebung (LSE). In dieser Sicht stellt sich die Feststellung der beiden hypothetischen Vergleichseinkommen als Tatfrage dar, soweit sie auf konkreter Beweiswürdigung beruht, hingegen als Rechtsfrage, soweit sich der Entscheid nach der allgemeinen Lebenserfahrung richtet. Letzteres betrifft etwa die Fragen, ob Tabellenlöhne anwendbar sind und welches die massgebende Tabelle ist (BGE 132 V 393 E. 3.3 S. 399). Demgegenüber beschlägt der Umgang mit den Zahlen in der massgeblichen LSE-Tabelle eine Tatfrage. Schliesslich ist die Frage, ob ein (behinderungsbedingt oder anderweitig begründeter) Abzug vorzunehmen sei, eine Rechtsfrage, während jene nach der Höhe des Abzuges eine typische Ermessensfrage darstellt, deren Beantwortung letztinstanzlicher Korrektur nur mehr dort zugänglich ist, wo das kantonale Gericht das Ermessen rechtsfehlerhaft ausgeübt hat, also Ermessensüberschreitung, -missbrauch oder -unterschreitung vorliegt (BGE 137 V 71 E. 5.1 S. 72 f. mit Hinweis auf BGE 132 V 393 E. 3.3 in fine S. 399).
2. 2.1 Streitig und zu prüfen ist, ob die Vorinstanz Bundesrecht verletzte, als sie einen Rentenanspruch des Beschwerdeführers für die Zeit ab 1. Juli 2010 verneinte. Unbestritten dagegen ist der Anspruch des Versicherten auf eine ganze Invalidenrente ab 1. Juli 2008 bis 30. Juni 2010.
2.2 Das kantonale Gericht hat die für die Beurteilung des Leistungsanspruchs massgebenden rechtlichen Grundlagen zutreffend dargelegt. Darauf wird verwiesen.
3. Nach Würdigung der medizinischen Akten ist das kantonale Gericht, insbesondere gestützt auf das polydisziplinäre (internistisch, psychiatrisch und orthopädische) Gutachten der MEDAS vom 17. Mai 2010 zum Ergebnis gelangt, dass der Beschwerdeführer ab März 2010 wieder in der Lage wäre, einer seinem Leiden angepassten Tätigkeit vollzeitlich und ohne Einschränkung in der Leistungsfähigkeit nachzugehen. Dazu führte es aus, dass die gemäss MEDAS-Gutachten aus psychiatrischer Sicht attestierte 30%ige Arbeitsunfähigkeit mit dem Vorliegen einer rezidivierenden depressiven Störung, derzeit leichten Episode, begründet worden sei. Aus invalidenversicherungsrechtlicher Sicht könne dieser Einschätzung nicht gefolgt werden, da eine leichtgradige depressive Episode gemäss bundesgerichtlicher Rechtsprechung nicht invalidisierend sei.
Der Beschwerdeführer rügt zum einen die mangelnde Beweiskraft des MEDAS-Gutachtens, zum andern sieht er eine Verletzung von Bundesrecht darin, dass die Vorinstanz teils aufgrund des MEDAS-Gutachtens, teils aber aufgrund der durch sie selbst in Abweichung zum MEDAS-Gutachten festgestellten Arbeitsfähigkeit, den Anspruch des Versicherten auf Leistungen der Invalidenversicherung verneinte.
3.1 Entgegen den Vorbringen des Beschwerdeführers kommt dem MEDAS-Gutachten voller Beweiswert zu. Es erfüllt die von der Rechtsprechung entwickelten Anforderungen (BGE 125 V 351 E. 3a S. 352) an eine beweiskräftige ärztliche Entscheidungsgrundlage. Namentlich basiert es auf umfassenden insbesondere orthopädischen und psychiatrischen Untersuchungen, ist in Kenntnis der Vorakten (Anamnese) ergangen, leuchtet in der Darlegung der medizinischen Zusammenhänge ein und die Schlussfolgerungen sind nachvollziehbar und überzeugend begründet. Zudem setzt es sich mit den Vorakten gehörig auseinander (BGE 137 V 210 E. 6.2.4 S. 270).
3.1.1 Gemäss dem MEDAS-Gutachten haben sich die neurologischen Ausfälle nach der am 11. März 2009 erfolgten operativen Sanierung der degenerativen Veränderungen mittels ventraler Spondylodese gebessert; die weiterhin bestehenden Schmerzen und Beschwerden haben kein radiologisches Korrelat. Entgegen der Rüge des Beschwerdeführers enthält der Bericht des Dr. med. L._ vom 16. Februar 2011 keine konkreten Indizien, welche gegen die Zuverlässigkeit dieser Aussage im Gutachten sprechen würden. Die klinischen Untersuchungsbefunde werden als neurologisch unauffällig bezeichnet. Wenn Dr. med. L._ zur Arbeitsfähigkeit ausführt, der Patient sei in einer einfachen Tätigkeit sicherlich einsetzbar, vermag dies die Beurteilung der Arbeitsfähigkeit auf der körperlichen Ebene im MEDAS-Gutachten nicht in Frage zu stellen, zumal sich seine Einschätzung zur oberen Grenze der Einsetzbarkeit nicht äussert. Im Gutachten wird bezogen auf den allgemeinen Arbeitsmarkt davon ausgegangen, dass für durchschnittlich mittelschwere bis gelegentlich körperlich schwere Arbeiten ein vollschichtiges Arbeitsvermögen ohne Einschränkungen der Leistungsfähigkeit nunmehr gegeben ist. Tätigkeiten, verbunden mit ständiger Inklination des Kopfes, der Notwendigkeit schneller Blickrichtungswechsel und Tätigkeiten über Kopf werden auf Dauer als problematisch bezeichnet. Vor diesem Hintergrund erweist es sich nicht als offensichtlich unrichtig, wenn die Vorinstanz von einer vollständigen Arbeitsfähigkeit des Beschwerdeführers aus somatischer Sicht in einer adaptierten Tätigkeit, namentlich auch in der bisherigen Tätigkeit als Produktionsmitarbeiter, ausging.
3.1.2 Was den psychischen Gesundheitszustand des Beschwerdeführers angeht, wird im MEDAS-Gutachten mit Auswirkung auf die Arbeitsfähigkeit die Diagnose einer rezidivierenden depressiven Störung, derzeit leichte Episode (F33.0) gestellt. Die Gutachter gelangten zum Schluss, der Versicherte sei aus psychiatrischer Sicht in der Lage, jegliche seinem körperlichen Leistungsvermögen angepasste Tätigkeit vollschichtig zu verrichten, wobei wegen der rezidivierenden depressiven Störungen von einer Leistungsverminderung von 30 % auszugehen sei. Sie führten aus, die geschilderten Schmerzen bei vielen Konfliktfeldern würden auf eine anhaltende somatoforme Schmerzstörung hindeuten. Die psychische Komorbidität beurteilten sie allerdings als derzeit nicht so erheblich, als dass die Voraussetzungen für eine zumutbare Willensanstrengung nicht gegeben seien. Entsprechend wurde der somatoformen Schmerzstörung kein Einfluss auf die Arbeitsfähigkeit zugemessen. Entgegen dem Beschwerdeführer fand eine rechtskonforme Auseinandersetzung mit den Vorakten statt (BGE 137 V 210 E. 6.2.4 S. 270). So wurden frühere medizinisch, psychiatrische Einschätzungen in die Beurteilung miteinbezogen und diskutiert, sowie nachvollziehbar begründet, weshalb aktuell die Kriterien für eine schwere Depression nicht gegeben sind und die depressiven Symptome im Verlaufe erkennbar rückläufig sind. Insbesondere wurde festgestellt, dass die depressiven Symptome bisher nie so ausgeprägt gewesen waren, dass eine stationäre Behandlung oder gar Krisenintervention notwendig geworden wäre. Der Versicherte sei immer wieder in der Lage gewesen, diese Symptome durch ambulante Behandlung (die regelmässig stattfand) zu mildern. Weiter stellten sie fest, dass die anlässlich der Untersuchung bestimmten Medikamentenspiegel auf eine schlechte Einnahme-Compliance hindeuten, woraus geschlossen werden könne, dass ein wesentlicher Leidensdruck von psychiatrischer Seite fehle. Demgegenüber vertrat der behandelnde Psychiater Dr. med. W._ in seinem Bericht vom 20. April 2011, in dem er den psychischen Verlauf seit Januar 2010 beurteilte, die Auffassung, der Versicherte sei nach wie vor 100 % arbeitsunfähig. Er schätzte den Grad der depressiven Störung weiterhin als schwerer ein, als der psychiatrische Teilgutachter der MEDAS in der Gesamtbeurteilung. Entgegen dem Beschwerdeführer kann, wie die Vorinstanz richtig erwog, auf diese Einschätzung nicht abgestellt werden. Sie vermag die überzeugende und schlüssige MEDAS-Expertise nicht in Zweifel zu ziehen. Vielmehr handelt es sich um eine abweichende medizinische Bewertung in Bezug auf den teilweise gleichen Zeitraum ohne entsprechende Begründung und ohne Hinweis auf eine relevante Verschlechterung für die weiterführende Zeit. Die attestierte abweichende Arbeitsunfähigkeit wird zudem nicht näher begründet.
3.2 Zwar wird im MEDAS-Gutachten aufgrund einer rezidivierenden depressiven Störung, derzeit leichte Episode, aus psychiatrischer Sicht von einer Leistungsminderung von 30 % ausgegangen. Wie die Vorinstanz richtig erwog ist dies allerdings nicht massgebend, da einer leichtgradigen depressiven Episode rechtsprechungsgemäss keine invalidisierende Wirkung zuzuerkennen ist. In Anbetracht der Tatsache, dass selbst mittelgradige depressive Episoden praxisgemäss regelmässig als keine von depressiven Verstimmungszuständen klar unterscheidbare andauernde Depression im Sinne eines verselbstständigten Gesundheitsschadens betrachtet werden, welche es der betroffenen Person verunmöglichten, die Folgen der bestehenden Schmerzproblematik zu überwinden (so u.a. Urteil 8C_369/2011 vom 9. August 2011 E. 4.3.2 mit diversen Hinweisen), erweist sich die vorinstanzliche Würdigung des medizinischen Sachverhalts und die Feststellung, wonach der Versicherte unter diesen Umständen nicht in seiner Arbeitsfähigkeit eingeschränkt sei, nicht als offensichtlich unrichtig. Daran ändert nichts, dass die depressive Episode leichten Grades in casu vor dem Hintergrund einer rezidivierenden depressiven Störung diagnostiziert worden ist (Urteil 9C_176/2011 vom 29. Juni 2011 E. 4.3). Eine Verletzung von Bundesrecht liegt nicht vor.
3.3 Zusammenfassend steht mithin fest, dass der Beschwerdeführer in einer leidensangepassten Tätigkeit, worunter auch die bisherigen Beschäftigungsmöglichkeiten fallen, zu 100 % arbeitsfähig ist. Mithin besteht kein Grund für erwerbliche Abklärungen und berufliche Eingliederungsmassnahmen.
4. 4.1 Im Rahmen der Invaliditätsbemessung anhand der Einkommensvergleichsmethode stellte die Vorinstanz bei der Bestimmung des Invalideneinkommens zu Recht auf die Ergebnisse der Lohnstrukturerhebung (LSE) des Bundesamtes für Statistik ab, nachdem dem Versicherten die bisherige Stelle per 30. April 2008 gekündigt worden war. Sie stützte sich auf die Tabelle TA1, Total, Anforderungsniveau 4, einfache und repetitive Tätigkeiten, der LSE 2008 und errechnete unter Berücksichtigung der betriebsüblichen wöchentlichen Arbeitszeit von 41,6 Stunden aufgerechnet auf das Jahr 2010 ein Invalideneinkommen von Fr. 61'739.-. Dabei ging sie entsprechend den vorstehenden Erwägungen (vgl. E. 3) zu Recht von einer 100%igen Arbeitsfähigkeit aus und sah von der Gewährung eines zusätzlichen Abzuges ab.
Die Einwendungen des Beschwerdeführers vermögen keine Bundesrechtswidrigkeit zu begründen. So besteht keine Grund für einen zusätzlichen (behinderungsbedingt oder anderweitig begründeten) Abzug vom Tabellenlohn von 20 %, wie geltend gemacht wird. Rechtsprechungsgemäss ist ein Abzug auf dem Invalideneinkommen insbesondere dann zu gewähren, wenn eine versicherte Person selbst im Rahmen körperlich leichter Hilfsarbeitertätigkeiten in ihrer Leistungsfähigkeit eingeschränkt ist (BGE 126 V 75 E. 5a/bb S. 78). Sind hingegen leichte bis mittelschwere Arbeiten zumutbar, ist allein deswegen auch bei eingeschränkter Leistungsfähigkeit noch kein Abzug gerechtfertigt, da der Tabellenlohn im Anforderungsniveau 4 bereits eine Vielzahl von leichten und mittelschweren Tätigkeiten umfasst (Urteil 9C_72/2009 vom 30. März 2009 E. 3.4 mit Hinweisen). Nachdem vorliegend mittelschwere bis gelegentlich körperlich schwere (adaptierte) Arbeiten zumutbar sind, rechtfertigt sich mithin ein zusätzlicher leidensbedingter Abzug vom Tabellenlohn nicht. Ein Abzug aufgrund des Ausländerstatus (Niederlassungsbewilligung B) ist ebenfalls nicht angebracht (SZS 2009 S. 136, 9C_382/2007 E. 6.4; Urteil 8C_939/2011 vom 13. Februar 2012 E. 5.2.3 mit Hinweis). Dafür, dass der Beschwerdeführer als niedergelassener Ausländer auf dem Arbeitsmarkt eine Lohneinbusse hinnehmen müsste, sind keine Anhaltspunkte ersichtlich, entsprach doch sein Einkommen bei Eintritt der Invalidität durchaus branchenüblichen Ansätzen (vgl. BGE 126 V 75 E. 5 S. 79). Andere Gründe für einen Abzug werden nicht geltend gemacht und sind auch nicht ersichtlich.
4.2 Was das ohne Gesundheitsschaden zumutbarerweise erzielbare Einkommen (Valideneinkommen) betrifft, ist die Vorinstanz - entgegen der IV-Stelle - nicht vom im Jahre 2006, bei der ehemaligen Arbeitgeberin (F._ AG) erzielten Verdienst aufgerechnet auf das Jahr 2010 von Fr. 73'217.- ausgegangen, sondern hat auf das bei dieser Firma in den letzten fünf Jahren (2002 bis und mit 2006; im Jahre 2007 viele krankheitsbedingte Absenzen) durchschnittlich erzielte Einkommen abgestellt, was Fr. 63'159.-- ergab. Unter Berücksichtigung der Nominallohnentwicklung des Jahres 2004 (Mittelwert der fünf Jahre) bis zum Jahre 2010 errechnete sie für das Jahr 2010 ein Einkommen von Fr. 68'857.- (Fr. 63'159.- x 2284 : 2059). Sie begründete dies damit, dass die Lohnhöhe offenbar stark von Schichtzulagen und Überstunden abhing. Ob diese Berechnung, wie gerügt wird, Bundesrecht verletzt, kann offenblieben, da selbst bei Berücksichtigung des geltend gemachten Valideneinkommens von Fr. 73'217.- in Gegenüberstellung zum Invalideneinkommen von Fr. 61'739.- kein rentenbegründender Invaliditätsgrad resultiert.
5. Dem Ausgang des Verfahrens entsprechend hat der Beschwerdeführer die Gerichtskosten zu tragen (Art. 66 Abs. 1 BGG). Das Gesuch um Gewährung der unentgeltlichen Rechtspflege (im Sinne der vorläufigen Befreiung von Gerichtskosten und der unentgeltlichen Verbeiständung) wird infolge Aussichtslosigkeit der Beschwerde abgewiesen (Art. 64 Abs. 1 und 2 BGG).
Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen
2. Das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege wird abgewiesen.
3. Die Gerichtskosten von Fr. 500.- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
4. Dieses Urteil wird den Parteien, dem Verwaltungsgericht des Kantons Thurgau und dem Bundesamt für Sozialversicherungen schriftlich mitgeteilt.
Luzern, 24. August 2012
Im Namen der I. sozialrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Ursprung
Die Gerichtsschreiberin: Weber Peter