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Warum 48-V-Architektur? (Wichtigste Vorteile) Das Kernprinzip der 48-V-Architektur besteht darin, die Spannung bei gleichbleibender Leistung zu erhöhen und so den Strom zu reduzieren. Dies bietet eine Reihe entscheidender Vorteile: 1. Hohe Effizienz, geringe Verluste: Gemäß der Gleichstrom-Leistungsformel P = U × I steigt die Spannung bei konstanter Leistung um das Vierfache (von 12 V auf 48 V), während der Strom auf ein Viertel seines ursprünglichen Wertes sinkt. Nach dem Jouleschen Gesetz ist der Wärmeverlust in einem Draht (P_Verlust = I² × R) proportional zum Quadrat des Stroms. Durch die Reduzierung des Stroms auf ein Viertel sinkt der Leitungsverlust auf ein Sechzehntel des ursprünglichen Wertes, was die Energieeffizienz deutlich verbessert. 2. Geringes Gewicht und niedrige Kosten: Kleinere Ströme ermöglichen die Verwendung dünnerer Drähte (mit kleineren Querschnittsflächen). Dies reduziert direkt das Gewicht der Systemkabel und die Materialkosten, was in gewichtssensiblen Bereichen wie der Automobilindustrie und der Robotik von entscheidender Bedeutung ist. 3. Hohe Leistungsdichte: Bei Robotern ermöglichen kleinere Motoren und dünnere Kabel kompaktere und leichtere Konstruktionen, was Flexibilität und Integration verbessert. Sicherheit und Kontinuität: 48 V dienen in typischen Anwendungen als maximale sichere Spannung. Dadurch entfällt die Notwendigkeit strenger elektrischer Sicherheitsmaßnahmen, was Systemkomplexität und -kosten reduziert. Es handelt sich um eine natürliche Weiterentwicklung bestehender Niederspannungssysteme (12 V/24 V), die die technische Kontinuität (mit Bleiakkumulatoren in Vielfachen von 6 V) gewährleistet. Rückblick auf die Entwicklungsgeschichte der 48-V-Architektur: Von der Deckung grundlegender Bedürfnisse bis hin zu höchster Effizienz, Anwendungsbereiche von stationären Anlagen bis hin zu mobilen Plattformen. Frühe Standards (Anfang des 20. Jahrhunderts): 48 V Gleichstrom wurden zur Standardspannung für Festnetzvermittlungsstellen und legten den Grundstein für moderne Telekommunikationsnetze. Die Entwicklung in der Automobilindustrie: 6-V-Ära: Drei in Reihe geschaltete 2-V-Bleiakkumulatoren waren der frühe Standard. 12-V-Ära: Mit der zunehmenden Verbreitung von Bordelektronik und dem steigenden Energiebedarf entwickelte sich die Konfiguration hin zu sechs in Reihe geschalteten Batterien (6 V × 2). 24-V-Ära: Nutzfahrzeuge nutzen aufgrund ihres hohen Energiebedarfs eine 12-Zellen-Reihenschaltung (12 V × 2), um den Stromverbrauch zu senken und die Effizienz zu steigern. Revolution der Rechenzentren (ca. 2016): Angeführt von Google und dem Open Compute Project (OCP), begegnete diese Initiative dem massiven Stromverbrauch von Servern durch die Implementierung einer 48-V-Stromverteilung, wodurch Energieverschwendung und Betriebskosten deutlich reduziert wurden. Automobil-Durchbruch (2023–2024): Teslas Cybertruck war das erste Serienfahrzeug mit einem vollständig auf 48 V ausgelegten Antriebsstrang. Er löste das jahrzehntelang genutzte 12-V-System ab und demonstrierte dessen immenses Potenzial für mobile Plattformen. Einführung in der Robotik (seit 2020): Industrie-, Logistik- und Serviceroboter nutzen die 48-V-Architektur, um höhere Effizienz, geringeres Gewicht und kompaktere Bauweisen zu erzielen. Das erste Jahr der humanoiden Robotik (2024): Führende Hersteller wie Teslas Optimus und XPengs IRON haben die 48-V-Batteriearchitektur übernommen und sie damit als neuen Standard für fortschrittliche mobile Roboterplattformen etabliert. Die 48-V-Architektur bildet die Grundlage für Roboter, um „kompakte Größe, lange Akkulaufzeit und intelligente Interaktion“ zu erreichen. Warum ist GaN die bevorzugte Motorantriebslösung? (Hauptvorteile) GaN-Chips (Galliumnitrid) haben mit ihren Kernvorteilen – geringe Verluste und hohe Leistungsdichte – die Einschränkungen herkömmlicher Silizium-basierter Bauelemente überwunden und sich als wichtigste Entwicklungsrichtung für Mittel- und Niederspannungs-Motorantriebe etabliert. Zu den Kernvorteilen von GaN-Chips gehören: Geringe Schaltverluste: Null-Sperrverzögerung, kein Reststrom, geringe Schaltverluste des Kondensators, optimierte Spannungs-Strom-Überlappungsverluste, wodurch die Gesamtverluste des Systems deutlich reduziert werden. Hochfrequenzanpassungsfähigkeit: GaN unterstützt höhere PWM-Frequenzen (weit über dem Bereich von 6–16 kHz von Silizium-basierten Bauelementen). Die Frequenzerhöhung führt zu minimalen Leistungsverlusten und reduziert effektiv Strom- und Drehmomentwelligkeit des Motors bei gleichzeitig verbesserter Regelungsgenauigkeit. Hohe Leistungsdichte: Kleinere passive Bauelemente (Induktivitäten und Kondensatoren) ermöglichen höhere Ausgangsströme unter gleichen Bedingungen und somit die Bewältigung größerer Lasten. Robuste Umgebungsbedingungen und schnelle Reaktion: Geringe Temperaturerhöhung, hohe Wärmebeständigkeit, schnelle dynamische Reaktion und Anpassungsfähigkeit an komplexe Betriebsbedingungen zeichnen das System aus. Vergleich der Kernparameter von GaN- und Si-basierten (IGBT/MOSFET) Motortreibern Kontrastverhältnis GaN-basierter Motortreiber Si-basierter Motortreiber (IGBT/MOSFET) I. Grundlegende Materialeigenschaften Bandlücke 3,4 eV (große Bandlücke, hohe Temperatur- und Druckbeständigkeit) 1,12 eV (kleine Bandlücke, geringe Toleranzgrenze) Wärmeleitfähigkeit Etwa dreimal so hoch wie die von Silizium (hohe Wärmeleitfähigkeit) Referenzwert (ca. 150 W/(m·K), mit geringer Leitfähigkeit) Elektronensättigungsgeschwindigkeit 2,8 × 10⁷ cm/s (Hochfrequenzschaltung möglich) Etwa 1 × 10⁷ cm/s (Hochfrequenzleistung begrenzt) II. Schaltleistung Maximale Schaltfrequenz Unterstützt MHz-Bereich (typischerweise 100 kHz+; in einigen Fällen MHz) Ausgelegt für 20 kHz, typischer Betrieb zwischen 6 und 16 kHz (Hochfrequenzbetrieb verursacht signifikante Leistungsverluste) Sperrverzögerungsladung Null (keine Sperrverzögerungsverluste, unterstützt hohe di/dt/dv/dt-Schaltgeschwindigkeiten) IGBTs benötigen parallele Dioden, die dennoch Sperrverzögerungsverluste verursachen; die Body-Diode eines MOSFETs hat einen hohen Qrr-Wert. Totzeit Minimum 14 ns (reduziert Drehmomentharmonische und Vibrationen) 100–500 ns (kann Stromdiskontinuität verursachen, was zu Drehmomentharmonischen sechster Ordnung führt) III. Verlustcharakteristika: Reduzierung der Schaltverluste (im Vergleich zu Silizium): Im diskreten Betrieb reduziert um 39% (11,6 W vs. 19 W), im kombinierten Betrieb reduziert um 24,5% (12,3 W vs. 16,3 W). Basiswert (hohe Frequenzen verursachen ein hohes Verlustverhältnis und begrenzen den Wirkungsgrad). Frequenzerhöhung: Verlustzunahme. Die Leistungssteigerung beträgt nur 0,7 W bei einer Frequenzerhöhung von 20 kHz auf 40 kHz, während die Verlustzunahme um 83% reduziert wird. Die Ausgangsleistung steigt um 4,1 W bei einer Erhöhung der Ausgangsleistung von 20 kWz auf 40 kWz (wobei die Verluste mit steigender Frequenz deutlich zunehmen). Der Einschaltwiderstand (RDS(on)) ist basierend auf einem zweidimensionalen Elektronengas (2DEG) deutlich niedriger als bei Siliziumbauelementen mit denselben Spezifikationen. Der Durchlasswiderstand (RDS) von MOSFETs steigt mit Stromstärke und Temperatur, während IGBTs eine konstante Sättigungsspannung beibehalten, aber Stromverluste am Ende des Betriebspunkts aufweisen. IV. Thermische Eigenschaften: Wärmewiderstand (Rth(is)) Bis zu 0,5 K/W (Flip-Chip/CCP, kurzer Wärmepfad) 1,5–2 K/W (traditionelles Gehäuse mit geringer Wärmeableitungseffizienz) Unterschiede in der Sperrschichttemperatur bei gleicher Leistungsaufnahme Niedrige Gehäusetemperatur (20–40 °C) (schnelle Wärmeleitung, minimale Wärmestauung) Die Temperatur ist zu hoch und kann den Überhitzungsschutz auslösen. Kühlkörper erforderlich Für Geräte unter 200 W ist kein Kühlkörper erforderlich; die 1-kW-Lösung mit geschlossenem Gehäuse macht einen Kühlkörper überflüssig, wenn die Stromstärke unter 18 A liegt. Systeme mit mittlerer und niedriger Leistung benötigen weiterhin Kühlkörper, während Hochleistungssysteme großflächige Kaltluft-/Flüssigkeitskühlmodule benötigen. V. Systemdesignmerkmale Volumen passiver Komponenten Der Austausch eines 330-µF-Elektrolytkondensators durch einen 22-µF-Keramikkondensator reduziert die Induktivität (wodurch die Anforderungen an die kapazitive Induktivität bei hohen Frequenzen sinken). Verwendung von Elektrolytkondensatoren und Induktivitäten mit großem Volumen (was eine Stromwelligkeitssimulation bei niedrigen Frequenzen erfordert). Leistungsdichte (Ausgangsstrom). Die diskrete Lösung bietet ein um 3,5 A höheres effektives Strom-Wert-Verhältnis (Si) und unterstützt gleichzeitig eine höhere Belastbarkeit bei identischem Temperaturanstieg. Referenzwert (Stromverstärkung begrenzt durch Leistungsverluste und Wärmeabfuhr). Elektromagnetische Störungen. Hohe Integration (z. B. gekapselte Halbbrücke), die eine interne Motorintegration ermöglicht, um die Kabellänge zu reduzieren und elektromagnetische Störungen zu minimieren. Diskrete Bauweise, lange Kabellänge, starke elektromagnetische Abstrahlung bei hohen Frequenzen. VI. Zuverlässigkeit und Temperaturtoleranz: Die Temperaturtoleranz ist deutlich höher als bei Si-basierten Bauelementen (stabilisierter Betrieb unter hoher Last). Niedrige Temperaturtoleranz, verkürzte Lebensdauer bei hohen Temperaturen (Arrhenius-Modell). Die Lebensdauer verdoppelt sich mit jedem Abfall der Sperrschichttemperatur um 10 °C (niedrigere Sperrschichttemperatur verlängert die Lebensdauer). Hohe Gehäusetemperatur und relativ kurze Lebensdauer. Mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen (MTBF): Höher (geringe Verluste + geringe thermische Belastung, reduziertes Ausfallrisiko). Niedriger (höhere thermische Belastung und Ausfallwahrscheinlichkeit aufgrund von Verschleiß). Typische Hersteller und Lösungen für GaN: TI DRV7308 Integrierter GaN-FET-Vortreiber mit Dreiphasenmodulation und feldorientierter Steuerung. 12 mm × 12 mm QFN-Gehäuse mit einem Wirkungsgrad von über 99% in 250-W-Motorantriebsanwendungen, wodurch ein Kühlkörper überflüssig wird. Innosense Niederspannungslösung (48–60 V Eingang, kompatibel mit Motoren der 1-kW-Klasse): Diskrete Schaltung (INNDMD48V25A1): 6 INN100EA035A + 3 INS2003FQ, Gesamtverlust 11,6 W (Si-Schaltung 19 W) bei 40 kHz/20 A, Temperaturanstieg nur 10 °C bei Frequenzerhöhung auf 40 kHz. Verkapselte Schaltung (INNDMD48V22A1): 3 ISG3204LA Halbbrücken-GaN-Verkapselung, Gesamtverlust 12,3 W (Si-Schaltung 16,3 W) bei 40 kHz/20 A, kein Kühlkörper erforderlich bis 18 A. Unternehmen wie Texas Instruments (TI), Infineon, Innosense, EPC und Nanoware entwickeln aktiv Anwendungen von Galliumnitrid (GaN) in humanoiden Robotern, insbesondere für Motorantriebssysteme.  

Entwicklungsstand und Herausforderungen von Getrieben: Als Kraftübertragungssystem in Elektroantrieben kann das Untersetzungsgetriebe die Drehzahl reduzieren und das Drehmoment erhöhen, um den üblichen Leistungsbedarf der Nutzer zu decken. Es besteht im Wesentlichen aus Zahnradsystem, Lager, Differenzial, Gehäuse und weiterem Zubehör. Die wichtigsten Merkmale und Leistungsanforderungen sind Platzbedarf, Gewicht, Wirkungsgrad und NVH (Geräusch-, Vibrations- und Rauheitsverhalten). Aktuelle elektrische Antriebsuntersetzungsgetriebe zeichnen sich überwiegend durch eine einstufige, zweistufige Parallelwellenkonstruktion aus, die eine einfache Struktur und hohe Kosteneffizienz bietet und somit die unbestrittene Standardlösung darstellt. Da die Nutzer jedoch zunehmend mehr Platz und Reichweite in Fahrzeugen fordern, steigt der Druck auf die verschiedenen Subsysteme erheblich. Als kritische Komponente stehen elektrische Antriebsuntersetzungsgetriebe nun vor erheblichen Herausforderungen hinsichtlich Platzbedarf, Gewicht und Wirkungsgrad. Führende OEMs und internationale Antriebshersteller erforschen aktiv innovative Architekturen, wie beispielsweise Planetengetriebe. Derzeit finden sich Planetengetriebe in Serienproduktion vorwiegend in Fahrzeugen der Mittel- und Oberklasse internationaler Marken wie Audi e-tron, Jaguar Land Rover I-Pace und Lucid Air. In China werden ab 2024 zunächst nur die Marke Jike und ausgewählte Geely-Modelle diese Technologie einsetzen. Der Markt für Planetengetriebe in Pkw wird fast vollständig von globalen Konzernen wie Schaeffler und ZF dominiert. Chinesische Hersteller wie Xingqu bauen ihre Präsenz in diesem Bereich aktiv aus. Künftig wird erwartet, dass koaxiale Planetengetriebe insbesondere im mittleren und oberen Fahrzeugsegment deutlich an Bedeutung gewinnen. Die Anforderungen an hohe Kompaktheit von Getriebesystemen ▶ Aktuelle Situation: Als Schlüsselkomponente des Antriebsstrangs beeinflusst der elektrische Antrieb maßgeblich die Fahrzeugkonstruktion. Angesichts der steigenden Nachfrage der Verbraucher nach Innenraum und Kofferraum sowie der zunehmenden Plattformisierung von Fahrzeug und Antriebsstrang muss der Antriebsstrang eine hohe Anpassungsfähigkeit an die Fahrzeugkonstruktion aufweisen. Daher sind ein höherer Platzbedarf und eine größere Regelmäßigkeit des elektrischen Antriebs erforderlich. Wie die Abbildung unten zeigt, beeinflusst die Größe des Getriebesystems direkt die X-Richtung (Längsrichtung des Fahrzeugs) des elektrischen Antriebs und somit den verfügbaren Platz im Fahrzeug und im Kofferraum. Abbildung 1 Schematische Darstellung des Getriebesystems Quelle: Öffentliche Informationen Das aktuelle Getriebesystem verwendet überwiegend Parallelwellenkonfigurationen, wobei die Abmessungen der X-Achse direkt vom Abstand zwischen Eingangs- und Ausgangswelle abhängen. Die Industriestandards für die Abmessungen der X-Achse sind im Allgemeinen in der folgenden Tabelle aufgeführt. Obwohl Planetengetriebe derzeit einen geringen Marktanteil haben, wird ihre Nachfrage in Zukunft voraussichtlich deutlich steigen. Schaeffler, ein führender Anbieter von Planetengetrieben, hat Modelle mit X-Achsenabmessungen entwickelt, die 30% bis 40% kleiner sind als bei herkömmlichen Parallelwellensystemen. Tabelle 1 X-Abmessungen in der Industrie Drehmomentausgang <3000 Nm 3000–4000 Nm 4000–5000 Nm X-Achsenabmessung <400 mm 400–600 mm 460–480 mm ▶ Herausforderung annehmen Das aktuelle Getriebesystem nutzt den Bauraum bis zum Äußersten aus. Durch die Verringerung des Achsabstands ergeben sich Risiken hinsichtlich der Zahn-Wellen-Belastbarkeit und des NVH-Verhaltens (Geräusche, Vibrationen und Rauheit). Der reduzierte Achsabstand schränkt die makroskopischen Parameter der Zahnräder ein, darunter Modulgrenzen, das Risiko von Zahnfußverbiegungen und die Anforderungen an die Zahnflankenfestigkeit. Darüber hinaus stellen die erhöhte Drehmomentantwort und die häufigen Anforderungen an die Bremsenergierückgewinnung in Elektrofahrzeugen höhere Anforderungen an die Festigkeit von Zahnrädern und Differenzialen. Optimierungen bei der Materialauswahl, den Wärmebehandlungsverfahren und den Oberflächenverfestigungstechniken sind erforderlich. Der Bedarf an leichten Getriebesystemen ▶ Aktuelle Situation: Für Elektrofahrzeuge, insbesondere für rein elektrische Modelle, ist die Reichweite ein zentrales Anliegen der Nutzer, wobei das Gewicht die Reichweite maßgeblich beeinflusst. Der elektrische Antrieb macht etwa 5%1 kg des Gesamtgewichts des Fahrzeugs aus, wobei das Getriebesystem etwa 50% kg des Gewichts des elektrischen Antriebs ausmacht. Da das Gewicht des Getriebesystems Kosten und Abmessungen direkt beeinflusst, ist ein geringes Gewicht auch für den elektrischen Antrieb eine entscheidende Anforderung. Parallelwellengetriebe dominieren derzeit den Markt mit über 95% Einheiten. Das Gewicht korreliert dabei mit dem Abtriebsdrehmoment (siehe Tabelle unten). Die Zhi Ji L7/L6-Serie zeichnet sich durch Gehäuse aus einer Magnesium-Aluminium-Legierung aus und ist damit 30% leichter als herkömmliche Aluminiumlegierungsgehäuse. Obwohl Planetengetriebe aktuell noch einen geringen Marktanteil haben, wird ein deutliches Nachfragewachstum prognostiziert. Als Pionier in der Planetengetriebetechnologie reduziert Schaeffler das Gewicht seiner Lösungen im Vergleich zu herkömmlichen Parallelwellengetrieben um 30% bis 40%. Tabelle 2: Zusammenhang zwischen Gewicht und Abtriebsdrehmoment eines einzelnen Untersetzungsgetriebes Drehmoment < 3000 Nm 3000–4000 Nm 4000–5000 Nm Gewicht (Trockengewicht) < 25 kg 25–30 kg 30–35 kg ▶ Herausforderung annehmen Um den Bedarf an leichten Getriebesystemen zu decken, werden Untersetzungsgetriebe typischerweise durch Konstruktion und Materialauswahl optimiert. Die Strukturoptimierung reduziert zwar direkt den Materialverbrauch, birgt aber auch Risiken hinsichtlich Festigkeit und Zuverlässigkeit sowie NVH-Problemen (Geräusche, Vibrationen und Rauheit). Gehäuse aus Magnesium-Aluminium-Legierungen sind zwar kostengünstig, weisen jedoch Kriechen bei hohen Temperaturen und eine geringe Steifigkeit auf, was die NVH-Risiken weiter verschärft. Der Bedarf an effizienten Getrieben ▶ Aktuelle Situation Ein weiterer kritischer Faktor für die Reichweite von Fahrzeugen ist die Effizienz des Elektroantriebs. Über die CLTC-Standards (Chinas Prüf- und Zertifizierungssystem für neue Energiefahrzeuge) hinaus ist die Effizienz bei hohen Drehzahlen und konstanter Drehzahl zu einem zentralen Anliegen der Anwender geworden. Gängige Hochgeschwindigkeitsfahrten mit Geschwindigkeiten von 100 km/h und 120 km/h erfordern hocheffiziente Hochgeschwindigkeitsgetriebe mit geringem Drehmoment. Wichtige Faktoren sind die Getriebearchitektur, die Wellenanordnung, die Lagerwahl, die Zahnradpräzision, die Gehäusekonstruktion und die Wahl des Schmierstoffs. Durch die zunehmende Verwendung von Montageanwendungen seitens der OEMs, optimierte Betriebsbedingungen und Fortschritte in der Komponententechnologie hat sich der CLTC-Wirkungsgrad von Getrieben stetig verbessert. Vor 2020 lag der CLTC-Wirkungsgrad im Allgemeinen bei etwa 97%, wobei einige Hersteller 97,5% erreichten. Beispielsweise wies das G9-Getriebe von XPeng Motors (Modelljahr 2022) einen gemessenen CLTC-Wirkungsgrad von über 97,5% auf, während das G6-Getriebe (Modelljahr 2023) 97,6% erreichte. ▶ Herausforderung angenommen! Heutzutage wird ein hocheffizientes Untersetzungsgetriebe hauptsächlich durch die Reduzierung von Drehmoment- und Drehzahlverlusten erzielt. Reduzierung des Drehmomentverlusts durch verbesserte Zahneingriffsgenauigkeit, geringere Zahnoberflächenrauheit und niedrigere Schlupfrate sowie den Einsatz von Kugellagern mit geringem Wälzwiderstand. Reduzierung des Drehzahlverlusts: Eine Trockenölwanne minimiert Ölverluste durch Ölverwirbelung; niedrigviskose Schmierstoffe werden empfohlen. Die hohe Eingriffsgenauigkeit und die geringe Zahnoberflächenrauheit stellen höhere Anforderungen an die Bearbeitungstechnologie und den Produktionsrhythmus der Wellenzahnräder und führen zu höheren Produktionskosten. Die Schutzwirkung des Wellenzahnradlagers wird durch die Verwendung von niedrigviskosem Schmieröl verringert, was die Zuverlässigkeit des Wellenzahnradlagers beeinträchtigt. Bedarf an geräuscharmen Getrieben ▶ Aktuelle Situation: Da Verbraucher zunehmend Wert auf Fahrzeuggeräusche legen, wird deren Geräuschentwicklung durch die fehlende Geräuschdämpfung in elektrischen Antriebssystemen stärker wahrgenommen. Darüber hinaus liegt das Geräusch von elektrischen Getrieben typischerweise im mittleren bis hohen Frequenzbereich, der von den Nutzern gut wahrgenommen wird. Dank der jüngsten Fortschritte in der heimischen Fahrzeugfertigung und der Materialqualität hat sich die Gesamtklangqualität von Fahrzeugen deutlich verbessert, was das Pfeifgeräusch von elektrischen Antriebssystemen zusätzlich verstärkt hat. In modernen Antriebssystemen beschränken sich NVH-Probleme nicht mehr nur auf das Quietschen zwischen Welle und Zahn. Kunden legen heute Wert auf Fahrkomfort und Akustik und nehmen gleichzeitig klappernde Geräusche und ruckartige Schaltvorgänge wahr. Dies spiegelt die zunehmende Komplexität der NVH-Herausforderungen im Automobilbau wider. In Standardgetrieben erzeugt die halbgedämpfte Kammer typischerweise einen durchschnittlichen Geräuschpegel von 5 Dezibel (dB) in einem Meter Entfernung und etwa 70 dB(A) unter Volllast. Einige Hersteller erreichen jedoch Geräuschpegel unter 65 dB(A). ▶ Neue Herausforderung: Im Vergleich zu konventionellen Fahrzeugen stehen Fahrzeuge mit alternativen Antrieben vor größeren Herausforderungen in der NVH-Entwicklung (Geräusche, Vibrationen und Rauheit). Grund dafür ist der fehlende Dämpfungseffekt von Verbrennungsmotoren und die steigende Nachfrage der Nutzer nach einem leisen Innenraum. Die Getriebegeräusche dieser Fahrzeuge bestehen überwiegend aus mittel- bis hochfrequenten Tönen, die vom menschlichen Ohr besonders empfindlich wahrgenommen werden. Aufgrund zahlreicher rotierender Bauteile und erheblicher Herausforderungen in der Serienproduktion und Montagestabilität sind Getriebegeräusche zu einem Hauptgrund für Kundenbeschwerden geworden. NVH (Geräusche, Vibrationen und Rauheit) ist eine subjektive Wahrnehmung, die eng mit Kostenüberlegungen verknüpft ist. Da die Erwartungen der Nutzer je nach Fahrzeugsegment variieren, müssen die NVH-Entwicklungsziele zunächst auf die Positionierung des Fahrzeugs und die Zielgruppe abgestimmt sein. Die Behebung von NVH-Problemen erstreckt sich über den gesamten Fahrzeugentwicklungszyklus. Nach der Identifizierung umfasst der Prozess Tests, Analysen, Computersimulationen, Problemkategorisierung, Lösungsformulierung und Validierung. Neben einem robusten Entwicklungsprozess spielt praktische Erfahrung eine entscheidende Rolle bei der Bewältigung dieser Herausforderungen. Um das Quietschen im Getriebe zu beheben, ist die strukturelle Anregung die Hauptursache, wobei die Pfadkontrolle ebenso wichtig ist. NVH-Verbesserungsstrategien, die sowohl die Quelle als auch den Pfad angehen, stehen oft im Widerspruch zu Leichtbauanforderungen und treiben die Kosten in die Höhe. Neben der inhärenten Komplexität und den sich ständig ändernden Anforderungen an NVH-Herausforderungen stellt die Erzielung eines multidimensionalen Gleichgewichts zwischen NVH-Minderungsmaßnahmen, Leichtbau und Kostenkontrolle eine erhebliche Entscheidungsherausforderung für OEMs und Zulieferer auf allen Ebenen dar. Entwicklungsstand und Herausforderungen von Zahnrädern 1. Anforderungen an hohe Drehzahlen von Zahnrädern ▶ Aktuelle Situation Hochgeschwindigkeitszahnräder werden in Fahrzeugen mit alternativen Antrieben aufgrund ihrer Fähigkeit zur stabilen Kraftübertragung bei hohen Drehzahlen häufig eingesetzt. Ihre Anwendung umfasst verschiedene Aspekte wie Materialauswahl, Konstruktion, Fertigung und Schmierung. Die Drehzahl von Zahnrädern in Fahrzeugen mit alternativen Antrieben hat sich von 12.000 U/min auf über 20.000 U/min entwickelt und tendiert nun zu 30.000 U/min und mehr. Die Entwicklung von Hochgeschwindigkeitszahnrädern hat höhere Anforderungen an Konstruktion, Materialauswahl und Fertigung gestellt, insbesondere im Hinblick auf Lebensdauer, Schmierung, Wärmeableitung und NVH (Geräusche, Vibrationen und Rauheit). ▶ Herausforderung Zuverlässigkeit: Der Betrieb mit hohen Drehzahlen beschleunigt die Ermüdung der Zahnflanken, die Reibermüdung und die Spannungskonzentration, was zu vorzeitigem Zahnradausfall führen kann. Aktuell werden für Zahnräder Werkstoffe wie 20MnCr5 gewählt, da sie höhere Festigkeit, bessere Zähigkeit sowie überlegene Wärmebehandlung und Verarbeitbarkeit bieten. Schmierung und Wärmeableitung: Bei hohen Drehzahlen erfahren Zahnräder höhere Umfangsgeschwindigkeiten, was zu erhöhter Wärmeentwicklung beim Eingriff führt und die Ölfilmbildung behindert. Dadurch steigt das Risiko von Zahnradausfällen. Dies stellt auch größere Herausforderungen an die Zahnradkonstruktion und erfordert strengere Spezifikationen für Antihafteigenschaften, Schlupfraten und Umfangsgeschwindigkeiten. Ein gut gestaltetes Zahnprofil ist besonders wichtig, ebenso wie die Auswahl der Schmierstoffe und die proaktive Schmierung der Zahnräder. Dynamisches Auswuchten: Mit steigender Drehzahl verstärkt sich der Einfluss der dynamischen Auswuchtfaktoren auf das NVH-Verhalten elektrischer Antriebe, und die Anforderungen an das dynamische Auswuchten von Wellen-Zahn-Verbindungen werden strenger. Aktuell unterliegen alle Wellen-Zahn-Verbindungen dynamischen Auswuchtprüfungen. NVH von Zahnrädern: Die erweiterten Drehmoment-, Drehzahl- und Rotationsfrequenzbereiche bei hohen Zahnraddrehzahlen erhöhen die Komplexität der NVH-Regelung erheblich. Dies stellt Herausforderungen an das Management der Getriebeanregung und der Fahrzeugantriebswege und erfordert eine abgestimmte Entwicklung von Schalldämmpaketen für den Elektroantrieb und das Fahrzeug sowie eine Schwingungs- und Geräuschisolierung der Struktur. Bei höheren Drehzahlen erweitern sich die Drehmoment- und Drehzahlbereiche erheblich, während sich der zugehörige Drehzahlbereich nahezu verdoppelt, was die NVH-Kontrolle deutlich erschwert. Daher sind Akustikpakete mittlerweile Standard in Elektroantriebssystemen. Getriebefertigung: Die Präzisionsanforderungen an Zahnräder werden immer strenger. Derzeit vollzieht die Industrie den Übergang von den nationalen Normen der Klassen 5-6 zu Klassen 5 und höher, was den Fertigungsprozess anspruchsvoller macht. Anforderungen an hohe Übersetzungsverhältnisse ▶ Aktuelle Situation: Mit der Weiterentwicklung der Motorleistung steigt die Spitzendrehzahl des Motors, die maximale Drehzahlgrenze wird schrittweise erhöht und die Grenze des Übersetzungsverhältnisses wird schrittweise erweitert. Unter Berücksichtigung der Fahrzeugbeschleunigung und der Wirtschaftlichkeit des Elektroantriebs kann eine Erhöhung des Übersetzungsverhältnisses das Drehmoment am Rad des Fahrzeugs schnell verbessern und gleichzeitig das Motorvolumen reduzieren, um die Wirtschaftlichkeit zu optimieren. Mit steigender Motordrehzahl (über 20.000 U/min) steigt auch das Übersetzungsverhältnis kontinuierlich an. Huichuan beispielsweise produziert Seriengetriebe mit einem Übersetzungsverhältnis von über 12, Huawei sogar mit über 13. Übersetzungen über 13 werden zunehmend zum Standard. ▶ Neue Herausforderung: Der Einsatz von Getrieben mit hohen Übersetzungsverhältnissen stellt höhere Anforderungen an die Getriebeleistung und -fertigung. NVH-Verhalten: Getriebe mit hohen Übersetzungsverhältnissen erzeugen typischerweise mehr Geräusche und Vibrationen. Ihre Konstruktion, Materialauswahl und Fertigung stellen daher größere technische Herausforderungen dar. Hinsichtlich der Zuverlässigkeit müssen Getriebe mit hohen Übersetzungsverhältnissen höhere Drehmomente und Drehzahlen aushalten. Auch die lineare Eingriffsgeschwindigkeit der Zahnräder ist höher, was strengere Anforderungen an die Zuverlässigkeitskennwerte für Biegung und Kontakt stellt. Material: Mit steigender Drehzahl und steigendem Drehmoment müssen auch die Eigenschaften des Zahnradmaterials verbessert werden. Festigkeit und Verschleißfestigkeit müssen berücksichtigt werden. Bei der Fertigung reagiert das Getriebe mit hohem Übersetzungsverhältnis empfindlicher auf die Anregung durch den Zahneingriff, was höhere Präzision und Konsistenz erfordert. Hohe NVH-Anforderungen an Getriebe ▶ Aktuelle Situation: Im Gegensatz zu Verbrennungsmotoren reagieren Fahrzeuge mit alternativen Antrieben empfindlicher auf das NVH-Verhalten von Getrieben und erfordern daher höhere NVH-Standards, insbesondere hinsichtlich Laufruhe und Geräuschreduzierung. Getriebe sind eine zentrale Energiequelle in elektrischen Antriebssystemen. Aufgrund ihrer aufwendigen Fertigungsprozesse und der hohen Komplexität der Steuerung stellen NVH-Probleme (Geräusche, Vibrationen und Rauheit) in Getrieben eine erhebliche Herausforderung für die Industrie dar. Branchenstatistiken zeigen, dass 70–80 % der NVH-Probleme im Aftermarket auf Lager und Getriebe zurückzuführen sind, wobei getriebebezogene Probleme 50–60 % ausmachen. Das NVH-Verhalten von Getrieben trägt maßgeblich zum gesamten NVH-Verhalten des Fahrzeugs bei. Da Getriebe mit hohem Übersetzungsverhältnis immer häufiger eingesetzt werden, hat sich die Bewältigung der NVH-Herausforderungen in Getrieben zur obersten Priorität der Industrie entwickelt. ▶ Herausforderung angenommen! Die NVH-Eigenschaften von Zahnrädern umfassen zahlreiche Aspekte wie Zahnräder, Elektroantrieb, Fahrgestell und das gesamte Fahrzeug. Es handelt sich um einen systematischen Kontrollindex mit einem großen Einflussbereich und erheblicher Schwierigkeit, ihn zu beherrschen. Bereits zu Beginn der Konstruktion müssen Risiken hinsichtlich der Dimensionen von Zahnradkonstruktion, -fertigung und -übertragung identifiziert und im Voraus kontrolliert werden. Bei der Zahnradkonstruktion betrifft die NVH von Wellenzahnrädern viele Bereiche, darunter Zahnradkonstruktion, Bearbeitung, Montage, Gehäusesteifigkeit, Lagersteifigkeit, Wellenzahnradmodus, Gehäusemodus, Elektroantriebsmodus, Motormodus, Übertragungsweg, Schallabstrahlung usw. Abbildung 2: Kontrollpunkte für Achszahngeräusche. Quelle: Zusammengestellt aus öffentlichen Daten. In der Zahnradfertigung steigen die Präzisionsanforderungen stetig. Während die Industrie derzeit die nationalen Normen der Klassen 5-6 einhält, erfordern die steigenden NVH-Anforderungen (Geräusche, Vibrationen und Rauheit) nun spezifische Präzisionskennzahlen für Zahnräder, die Klasse 4 übertreffen. Dies stellt erhebliche Herausforderungen für die Sicherstellung von Genauigkeit und Konsistenz dar. Angesichts des langen Bearbeitungszyklus und der zahlreichen kritischen Schritte sind strenge Kontrollen in allen Phasen unerlässlich – von der Materialauswahl und Rohlingsfertigung über die Wärmebehandlung und Endbearbeitung bis hin zum Zahnradschleifen. Jeder Prozess erfordert eine präzise Parameteroptimierung, was die Fertigung zusätzlich verkompliziert. Eine umfassende Überwachung ist für NVH-kritische Parameter wie Zahnprofilorientierung, Rundlaufgenauigkeit, Oberflächenrauheit, Fourier-Analyse, Zahnwellenform, dreidimensionales Profil, dynamische Auswuchtung und Schleifmuster zwingend erforderlich. Entwicklungsstand und Herausforderungen von Hochgeschwindigkeitslagern ▶ Aktuelle Situation: Im Jahr 2024 spezifizieren die Branchenanforderungen für Lager im Allgemeinen Drehzahlen zwischen 16.000 und 23.000 U/min. Einige OEMs entwickeln bereits in der Vorforschungsphase Ultrahochgeschwindigkeitsmotoren, die 30.000 U/min erfordern. Betrachtet man den Lagereinsatz bei den OEMs, dominieren importierte Marken den Markt für Hochgeschwindigkeitslager, während inländische Marken sowohl in der technologischen Entwicklung als auch bei der Installationsprüfung schnell aufholen. ▶ Wir stellen die Herausforderung: Ultrahochgeschwindigkeitslager mit geringer Reibung und minimaler Temperaturerhöhung durch den Einsatz speziell wärmebehandelter Stahlkugeln oder kostengünstiger Keramikkugeln. Die leichte Hochgeschwindigkeitskäfigkonstruktion unterdrückt den „Schirmeffekt“ in Taschenbohrungen und basiert auf der Forschung und Entwicklung sowie der Simulation spezieller Käfigmaterialien. Hochgeschwindigkeitslager erfordern eine höhere innere Präzision, z. B. hinsichtlich Rundheit, Welligkeit, Rauheit, Profil, Rundlauf usw. Zeitachse 2015–2017 2018–2019 2020–2024 2025 2030 Lager dmN 800.000 1 Million 1,5 Millionen 180.000 2 Millionen Beispiel für die Lagerdrehzahl (Einheit U/min) 6208→13000 6208→16000 6208→25000 6208→30000 6208→33000 Tabelle 3 Zeitplan für die Hochgeschwindigkeits-Massenproduktion von elektrisch angetriebenen Lagern (dmN: ein Drehzahlparameter, gemessen in mm·U/min) Der Bedarf an hoher Lagereffizienz ▶ aktuelle Situation Aktuelle elektrische Antriebssysteme verwenden überwiegend reibungsarme Lager. Die elektrische Antriebsplattform XPeng XPower 800V setzt beispielsweise durchgehend auf branchenführende reibungsarme Lagerkonstruktionen. Um Redundanz und Kosten im Getriebedesign in Einklang zu bringen, werden die meisten Zwischen- und Abtriebswellenlager mit Kegelrollenlagern ausgestattet. Für optimale Betriebseffizienz eignen sich jedoch reibungsarme Rillenkugellager (DGBB) in Kombination mit Zylinderrollenlagern (CRB) oder zweireihigen Kugellagern (TBB) besser. ▶ Kegelrollenlager bieten dank optimierter Flanschkonvexität, hochpräziser Fertigung und Nylonkäfig geringere Reibungsverluste. Die Lager zeichnen sich durch Miniaturisierung und kundenspezifisches Design aus und bestehen aus hochreinem Stahl mit spezieller Wärmebehandlung und Beschichtungsverstärkung. Wählen Sie die optimale Lagerkombination für Ihre Betriebsbedingungen, z. B. DGBB+CRB, TRB oder TBB. Entwicklungsbedarf für Isolierlager ▶ Aktuelle Situation: Mit der branchenweiten Einführung von 800-V-Hochspannungsplattformen für elektrische Antriebe hat sich die Umstellung der Leistungsmodule in Wechselrichtern von IGBT auf SiC vollzogen, was zu höheren Schaltgeschwindigkeiten geführt hat. Die hohe Spannungs-Strom-Anstiegsgeschwindigkeit (dv/dt) hat das Risiko elektrischer Korrosion in Lagern drastisch erhöht und erfordert einen verbesserten Isolationsschutz. Hybrid-Keramikkugellager bieten zwar derzeit die beste Isolation, ihre exorbitanten Herstellungskosten stellen jedoch weiterhin ein großes Problem für die Branche dar. Gleichzeitig werden kostengünstige Isolierbuchsenlager aktiv entwickelt, wobei führende Hersteller wie SKF, Ensk, Fuji Electric und Renben vertreten sind. ▶ Herausforderung annehmen: Entwicklung kostengünstiger Keramikkugellager und Lokalisierung der Lieferkette für Keramikpulver. Das Isolierbuchsenlager wird mit einer Ziel-Isolationsimpedanz von 800 Ω bei 1–5 MHz entwickelt. Zeitleiste 2018–2020 2021–2023 2024 2025 und darüber hinaus Spannungsplattform 800.000 1 Million 1,5 Millionen 180.000 Motorlager Kugellager Hybrid-Keramikkugellager Die Isolierschicht hat eine Impedanz von 400 Ω (1–5 MHz). Die Isolierschicht hat eine Impedanz von 800 Ω (1–5 MHz). Tabelle 4 Spannungsplattform und Lagerauswahl Trend Trends und Planung der Getriebesystemmontage Das elektrische Antriebssystem entwickelt sich in Richtung der multikriteriellen Ziele kompakte Größe, geringes Gewicht, hohe Effizienz und geringe Geräuschentwicklung, was mehr Platz, höhere Reichweite und ein komfortableres Fahrerlebnis für das Fahrzeug bietet. ▶ Entwicklungsrichtung: Die Koaxialplanetengetriebetechnologie entspricht den Entwicklungszielen von elektrischen Antriebssystemen und etabliert sich als Haupttrend für zukünftige elektrische Antriebssysteme, insbesondere bei Hochdrehmoment-Elektroantrieben. Um den Nutzern ein optimales Leistungserlebnis zu bieten, werden Planetengetriebe den Markt zunehmend dominieren. Sowohl inländische Erstausrüster (OEMs) als auch Tier-1-Zulieferer investieren aktiv in die Entwicklung dieser Technologie. Kernkomponenten und -prozesse von Planetengetrieben, wie z. B. Zahnkränze, Planetengetriebe, Planetenträger-Stanzen und Schweißen, weisen ein signifikantes Wachstumspotenzial auf. Um den Anforderungen der Anwender an optimales Handling und vielseitige Leistungsabgabe in verschiedenen Szenarien gerecht zu werden, werden verteilte elektrische Antriebssysteme (einschließlich zentral integrierter verteilter Antriebe, Radnabenantriebe und Radnabenmotoren) zusammen mit Mehrganggetrieben in Spezialanwendungen eingesetzt. Dies verbessert das Nutzererlebnis unter verschiedenen Betriebsbedingungen und in unterschiedlichen Umgebungen deutlich. Gleichzeitig nutzen die meisten elektrischen Antriebssysteme mit geringem Drehmoment weiterhin Parallelwellengetriebe, wodurch ein optimales Kosten-Nutzen-Verhältnis für Endanwender gewährleistet wird. ▶ Lieferkette und Kooperationsmodell: Da China den Fokus auf die Elektromobilität legt, sind die anfänglichen technischen Hürden und die Investitionsschwellen für die Industrialisierung von elektrischen Antriebssystemen im Vergleich zur traditionellen Getriebeindustrie niedriger. Dies fördert die kontinuierliche Entwicklung der chinesischen Elektroantriebsindustrie für neue Energien. Aus der anfänglichen Dominanz der Lieferkette hat sich schrittweise ein zweigleisiger Ansatz entwickelt, der die Lieferkette mit von OEMs selbst entwickelten und gefertigten Systemen kombiniert. Mit zunehmendem Wettbewerb und steigendem Integrationsgrad elektrischer Antriebssysteme wird die zukünftige Lieferkette enger mit den OEMs verzahnt sein und eine klare Arbeitsteilung aufweisen, um langfristige Marktstabilität zu gewährleisten. Trends und Ziele für hocheffiziente Getriebesysteme: Durch die kontinuierliche Verbesserung der Effizienzziele werden Technologien wie hochpräzise Wellenverzahnung, reibungsarme Lager, verlustarme Wellenanordnungen, Trockenölwannensysteme mit aktiver Schmierung und Schmierstoffe mit extrem niedriger Viskosität zunehmend eingesetzt. In Verbindung mit der weitverbreiteten Verwendung von koaxialen Planetengetrieben wird erwartet, dass das CLTC-Effizienzziel für Getriebesysteme bis 2024 den Wert von 98% übersteigt. Zukünftige Effizienzsteigerungen werden über isolierte Komponenten- oder Baugruppen-Upgrades hinausgehen und sich stattdessen auf die Systemoptimierung und integrierte Multi-Strategie-Anwendungen konzentrieren. Effizienzkennzahlen werden detaillierter, da Automobilhersteller nun realitätsnahe Leistungskennzahlen wie die Reichweite bei 100 km/h und 120 km/h – über den herkömmlichen CLTC-Benchmark (China Light-Duty Test Cycle) hinaus – priorisieren, um den täglichen Fahrbedürfnissen der Nutzer besser gerecht zu werden. Abbildung 3: Effizienzniveaus von Getrieben in der Elektroantriebsindustrie in den letzten drei Jahren. Trend und Ziele des Leichtbaus: Von 2027 bis 2030 wird mit einer breiten Anwendung von Planetengetrieben in leistungsstarken, drehmomentstarken Elektroantriebssystemen gerechnet, wodurch das Gewicht im Vergleich zu den aktuellen Standards um 301.111.111.111 bis 401.111.111.111 kg reduziert wird. Durch Fortschritte bei neuen Werkstoffen (z. B. Gehäuse aus Magnesium-Aluminium-Legierung) und Fertigungsprozessen (wie dem Verschweißen von Differentialbolzen anstelle von Schrauben und dem Stanzen von Differentialgehäusen im Druckgussverfahren) wird eine weitere Gewichtsreduzierung des Antriebssystems um 5% kg prognostiziert. Zeit 2027–2030 Drehmomentabgabe <3000 Nm 3000–4000 Nm 4000–5000 Nm Gewicht (Trockengewicht) <15 kg 15–18 kg 18–25 kg Tabelle 5 Zusammenhang zwischen Getriebegewicht und Drehmomentabgabe Trend und Ziel geräuscharmer Getriebesysteme Um den steigenden Komfortanforderungen der Nutzer gerecht zu werden, wurden die Anregungsoptimierung und die Pfadsimulationsfähigkeiten des Getriebesystems kontinuierlich verbessert, wobei die NVH-Ziele je nach Fahrzeugklasse variieren. Parallel zu den Fortschritten bei den Simulationstechniken hat sich der Fokus der NVH-Forschung auf nutzerkritische Fahrbedingungen verlagert. Der anfängliche Entwicklungsschwerpunkt hat sich von der NVH-Performance (Geräusch-, Vibrations- und Rauheitsverhalten) hin zu realen Fahrszenarien wie Teillastfahrten und stationärer Fahrt verlagert. NVH-Probleme sind systembedingte Herausforderungen. Mit steigenden Nutzeranforderungen entwickeln sich Lösungen für NVH-Probleme in elektrischen Antrieben von isolierten Korrekturen hin zu umfassenden Systemansätzen, die ein ausgewogenes Verhältnis von Kosten und Effizienz gewährleisten. Dazu gehören Strategien wie die Geräuschmaskierung für das Hintergrundgeräusch der Getriebestufe, die lokale akustische Gehäusekonstruktion und die frequenzspezifische Optimierung von Akustikmaterialien. Dank kontinuierlicher Fortschritte in der Fertigung von Getriebekomponenten sinkt der Geräuschpegel in Antriebssystemen stetig. Der Geräuschstandard für das Getriebesystem liegt bei einem durchschnittlichen Geräuschpegel in 1,5 m Entfernung; die prognostizierte Zielvorgabe ist in der folgenden Tabelle dargestellt. Geräuschentwicklung des Prüfstands bei halber Last und vollem Drehmoment (Zeitraum: 2024–2027, 2027–2030): Einstiegsmodell: 70 dB(A), 68 dB(A); Mittelklasse- bis Oberklassemodelle: 65 dB(A), 60 dB(A). Tabelle 6: Durchschnittliche Geräuschentwicklung. Trends und Ziele der räumlichen Abmessungen: Um dem Bedarf an größerem Innenraum und Plattformlayout des Antriebsstrangs gerecht zu werden, muss dieser kompakt und regelmäßig geformt sein. Das Getriebe entwickelt sich daher schrittweise von der Parallelwellen- zur Planeten-Koaxialanordnung. Die Planetenanordnung bietet insbesondere in X-Richtung im Vergleich zu Parallelwellenkonfigurationen überlegene räumliche Abmessungen. Bei gleicher Ausgangsleistung kann die X-Achsen-Konfiguration den Platzbedarf um ca. 40  Einheiten reduzieren. Trends und Ziele bei Achsgetrieben: Um der Entwicklung von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben gerecht zu werden, steigen die Leistungsanforderungen an Getriebe stetig. ▶ Leichtbau: Mit der Entwicklung von Elektrofahrzeugen hin zu einem geringeren Gewicht werden auch Getriebe und Antriebssysteme hinsichtlich kleinerem Volumen und geringerer Masse optimiert. Strukturelle Innovationen, Zahnräder mit kleinem Achsabstand und Planetengetriebe sind zum Branchentrend geworden. ▶ Hocheffiziente Getriebe: Um die Reichweite und die Gesamtenergieeffizienz von Elektrofahrzeugen zu verbessern, werden hocheffiziente Zahnräder und Antriebssysteme hinsichtlich Wirkungsgrad, Übersetzungsverhältnis und Drehmomentdichte kontinuierlich optimiert. Hochgeschwindigkeits- und hochübersetzte Zahnräder sind im Trend. ▶ Hohe Anforderungen an NVH-Eigenschaften: Die Geräuschdämpfung ist entscheidend für den Fahrkomfort von Elektrofahrzeugen. Zahnräder mit hohen NVH-Eigenschaften sind zu einem wichtigen Kontrollkriterium bei der Entwicklung von Elektrofahrzeugzahnrädern geworden. Die Konstruktionsdimensionen werden im Voraus festgelegt und umfassen eine mehrdimensionale Konstruktionskontrolle, die unter anderem die Zahnradstruktur, die Bearbeitung, die Montage, die Gehäusesteifigkeit, die Lagersteifigkeit, die Wellen-Zahn-Beziehung, die Gehäuse-Beziehung, die Antriebs-Beziehung, die Motor-Beziehung, die Vermeidung von Schwingungen, den Übertragungsweg und die Schallabstrahlung berücksichtigt. ▶ Werkstoffe und Fertigung: Hochleistungswerkstoffe wie hochfeste Stähle, moderne Legierungen, Nichtmetalle und Verbundwerkstoffe finden zunehmend Anwendung. Die Präzisionsanforderungen an Zahnräder steigen stetig. Nationale Normen fordern eine Präzision der Güteklasse 5 oder höher, wobei einige Parameter sogar Güteklasse 4 oder höher erreichen. Ein umfassendes Kontrollsystem integriert Mensch, Maschine, Material, Methode und Umweltfaktoren in die Zahnradfertigung. Die strikte Abstimmung aller Bearbeitungsprozesse gewährleistet die Präzision über den gesamten Fertigungsprozess hinweg. Der Einsatz neuer Technologien wie Honen, Feinschleifen und Präzisionszahnradfertigung verbessert die Genauigkeit bei gleichbleibender Qualität. ▶ Aufgrund von Zahntoleranzen, Bearbeitungsfehlern, Montagefehlern usw. weist das Zahnrad neben der charakteristischen Ordnung weitere Eigenschaften auf. Daher ist die Kontrolle der Zahnradpräzision von entscheidender Bedeutung.

Technischer Überblick über Untersetzungsgetriebe 1.1 Funktionsprinzip und Hauptklassifizierung von Untersetzungsgetrieben In mechanischen Getriebesystemen fungiert ein Untersetzungsgetriebe als wichtiges Zwischenglied zwischen Antriebsquelle und Aktor. Sein Kernmechanismus besteht in der Getriebeuntersetzung und Drehmomentverstärkung durch mechanische Kraftübertragung. Konkret verwendet das Untersetzungsgetriebe ein Zahnradsystem, bei dem die Eingangswelle (mit weniger Zähnen) mit dem größeren Zahnrad der Ausgangswelle kämmt. Dadurch wird die hohe Drehzahl der Antriebsmaschine effektiv reduziert und gleichzeitig das Ausgangsdrehmoment erhöht. Untersetzungsgetriebe werden daher häufig in langsam laufenden Getrieben mit hohem Drehmoment eingesetzt und gelten als Schlüsselfaktor für die Leistungsfähigkeit von Robotern. Untersetzungsgetriebe sind in verschiedenen Typen und Modellen erhältlich, um den unterschiedlichen Anforderungen an die Kraftübertragung in verschiedenen Branchen gerecht zu werden. Sie lassen sich auf verschiedene Weise klassifizieren. Basierend auf der Regelgenauigkeit werden Untersetzungsgetriebe in Standard- und Präzisionsgetriebe unterteilt. Standardgetriebe bieten eine geringere Regelgenauigkeit, sind aber für die grundlegende Kraftübertragung in allgemeinen Maschinen ausreichend. Präzisionsgetriebe zeichnen sich durch hohe Genauigkeit, lange Lebensdauer, minimales Spiel und überragende Zuverlässigkeit aus und eignen sich daher ideal für hochpräzise Steuerungsanwendungen in der Industrierobotik, kollaborativen Robotik, industriellen Automatisierung und anderen fortschrittlichen Fertigungsbereichen. Präzisionsgetriebe, insbesondere RV-Getriebe und Harmonic-Reduziergetriebe, sind Kernkomponenten in der High-End-Anlagenfertigung, beispielsweise in der Robotik, und machen etwa 351 % der Gesamtkosten eines Industrieroboters aus. Diese Getriebe werden häufig in hochpräzisen Steuerungsanwendungen eingesetzt, darunter Industrieroboter, kollaborative Roboter und industrielle Automatisierung, wo sie jedoch hohen technischen Herausforderungen begegnen. Harmonic-Reduziergetriebe sind speziell für leichte Anwendungen mit geringer Last ausgelegt, während RV-Getriebe für mittlere bis hohe Lasten optimiert sind, die ein hohes Drehmoment und eine hohe Steifigkeit erfordern. Letztere erfordern fortschrittlichere Technologien, stellen größere Herausforderungen in Produktion und Montage dar und weisen eine geringere Produktionsrate im Inland auf. Derzeit ist das japanische Unternehmen Nabtesco führend auf diesem globalen Markt. Aufgrund ihrer unterschiedlichen technischen Merkmale in Übertragungsprinzipien und Konstruktionsdesigns weisen diese beiden Systeme komplementäre Vorteile in nachgelagerten Produkten und Anwendungsbereichen auf und eignen sich für vielfältige Szenarien und Endverbraucherbranchen. Ein konkreter Vergleich im Bereich der Industrierobotik sieht wie folgt aus: Projekt RV-Untersetzungsgetriebe mit harmonischem Getriebe. Übertragungsprinzip und Untersetzungsstruktur: Das Untersetzungsgetriebe besteht aus einem Evolventen-Planetengetriebe der ersten Stufe und einem Zykloiden-Planetengetriebe der zweiten Stufe. Mindestens zwei Exzenterwellen verbinden das Untersetzungsgetriebe der zweiten Stufe. Ritzel und Zykloidenrad sind aus Vollguss und Stahlteilen gefertigt. Das System besteht aus drei Kernkomponenten: dem flexiblen Rad, dem starren Rad und dem Wellengenerator. Es ist einfach und kompakt, und Materialaufwand, Volumen und Gewicht sind geringer als beim RV-Untersetzungsgetriebe. Leistungsmerkmale: Großes Volumen, hohe Belastbarkeit (zulässiges Drehmoment bis zu 28.000 Nm), hohe Steifigkeit. Gleichzeitig verwendet das Produkt jedoch eine relativ komplexe Überpositionierungsstruktur, was die Fertigung und Kostenkontrolle erschwert. Das Volumen ist gering und die Belastung niedrig (das zulässige Drehmoment beträgt bis zu 1.500 Nm), aber das Schlüsselzahnrad ist ein flexibles Element, dessen Leistungsfähigkeit sich unter wiederholter Verformung allmählich verringert, wodurch die Tragfähigkeit und Lebensdauer des Produkts begrenzt sind. Das Produkt kann ein höheres Produktdrehmoment und eine höhere Stoßfestigkeit, eine höhere Torsionssteifigkeit, eine höhere Dauerfestigkeit, eine längere Lebensdauer und eine hohe Bewegungsgenauigkeit erreichen. Die flexible Zahnradübertragung hat eine geringe Dauerfestigkeit und eine schwache Torsionsfestigkeit. Synovialgelenke eignen sich besser für Gelenke mit hohem Drehmoment und hoher Belastung wie Roboterbasis, Taille und Oberarm. Sie werden im Allgemeinen für Positionen mit geringer Belastung wie Unterarm, Handgelenk und Hand verwendet. Praktische Anwendung: RV-Reduziergetriebe werden hauptsächlich für Lasten über 20 kg verwendet, während RV-Harmonikgetriebe für Lasten zwischen 6 kg und 20 kg empfohlen werden. Für Lasten unter 6 kg werden typischerweise Harmonikgetriebe verwendet. Hauptanwendungsbereiche: Der Bereich der mittelschweren und schweren Roboter, vertreten durch Branchen wie die Automobilindustrie, Photovoltaik, Schweißen, Biegen, Spritzlackieren, Palettieren, Metallverarbeitung, Transport und Hafenterminals. Die 3C-Elektronik-, Halbleiter-, Lebensmittel-, Spritzguss-, Formenbau- und Medizintechnikbranche haben einen hohen Bedarf an leichten Robotern. 1.2 Funktionsprinzip und Eigenschaften des RV-Getriebes: Gemäß GB/T 34897-2017 „Präzisionslager für RV-Getriebe in Wälzlager-Industrierobotern“ ist ein RV-Getriebe ein Getriebemechanismus, bestehend aus einem Planetengetriebe als vorderer Stufe und einem Zykloiden-Stiftradgetriebe als hinterer Stufe. Es zeichnet sich durch ein hohes Übersetzungsverhältnis und Selbsthemmung unter bestimmten Bedingungen aus. Das RV-Getriebe, eine Weiterentwicklung des traditionellen Planetengetriebes mit Stiftdrehung, verfügt über ein zweistufiges Untersetzungssystem mit einem Planetengetriebe als vorderer Stufe und einem Zykloiden-Stiftradgetriebe als hinterer Stufe, die durch mindestens zwei Exzenterwellen verbunden sind. Das Gehäuse und das Zykloidenrad sind durch Guss- und Stahlkomponenten fest miteinander verbunden und bilden so ein geschlossenes Differenzialgetriebe. Diese Innovation überwindet nicht nur die Einschränkungen herkömmlicher Zykloidenradgetriebe, sondern bietet auch eine Reihe von Vorteilen, darunter hohe Präzision (mit einem Zahnspiel unter einer Bogenminute), außergewöhnliche Steifigkeit, überlegene Langlebigkeit, hohe Leistungsdichte (kompakt und dennoch leistungsstark), ein breites Untersetzungsverhältnis und minimale Vibrationen. Der Kraftübertragungsprozess des RV-Getriebes funktioniert wie folgt: Die Drehung des Servomotors wird über das Eingangszahnrad auf die Planetenräder übertragen. Entsprechend dem Übersetzungsverhältnis zwischen Eingangszahnrad und Planetenrädern wird die Drehzahl reduziert (erste Untersetzungsstufe). Die Kurbelwelle ist direkt mit den Planetenrädern verbunden und hält die Drehzahl konstant. Zwei Zykloidenräder sind zwischen dem Exzenter der Kurbelwelle und den Nadellagern montiert. Bei Drehung der Kurbelwelle führen die auf dem Exzenter montierten Zykloidenräder eine exzentrische Bewegung um die Eingangswelle aus. Andererseits enthält das Nadelrollengehäuse gleichmäßig verteilte Nadelrollen, wobei pro Zykloidenrad eine zusätzliche Rolle vorhanden ist. Bei einer vollen Kurbelwellenumdrehung greifen die Zykloidenräder unter exzentrischer Bewegung in die Nadelrollen ein. Dabei dreht sich der Planetenradträger um einen Zahnabstand entgegen der Kurbelwellendrehrichtung. Diese Drehung wird auf die Welle des zweiten Untersetzungsgetriebes übertragen. Das Gesamtuntersetzungsverhältnis ergibt sich aus dem Produkt der Untersetzungsverhältnisse der ersten und zweiten Stufe. Die Situation der Präzisionsgetriebeindustrie in China 2.1 Die sukzessive Einführung nationaler Strategien und Industriepolitiken hat die rasante Entwicklung der heimischen Präzisionsgetriebeindustrie vorangetrieben. In den letzten Jahren haben Industriepolitiken technologische Durchbrüche und die beschleunigte Entwicklung von Industrierobotern und Präzisionsgetrieben stark unterstützt. Die Regierung hat Robotik und High-End-CNC-Werkzeugmaschinen zu einem der zehn wichtigsten Prioritätsbereiche erklärt, die einer energischen Förderung bedürfen, mit spezifischen Anforderungen an technische Durchbrüche und die Industrialisierung intelligenter Kernkomponenten wie Getriebe. Der 14. Fünfjahresplan und seine ergänzenden Pläne skizzieren Strategien zur Vertiefung der Fertigungsstrategie, zur Optimierung und Modernisierung des Fertigungssektors, zur Förderung fortschrittlicher Fertigungscluster und zur Innovationsförderung in Branchen wie der Robotik. Der Plan legt den Schwerpunkt auf die Entwicklung intelligenter Fertigungsanlagen und die Behebung von Schwächen in den Bereichen Wahrnehmung, Steuerung, Entscheidungsfindung und Ausführung durch die Zusammenarbeit von Industrie, Hochschulen und Forschungseinrichtungen. Zu den wichtigsten Zielen gehören die Überwindung kritischer Engpässe bei Basiskomponenten und -geräten sowie die Entwicklung fortschrittlicher Steuerungen, hochpräziser Servoantriebssysteme und leistungsstarker, hochzuverlässiger Getriebe. So zeigt beispielsweise der „14. Fünfjahresplan zur Entwicklung der Roboterindustrie“ auf, dass die nächsten fünf Jahre und darüber hinaus angesichts neuer Rahmenbedingungen und Anforderungen eine strategische Chance für Chinas Robotikindustrie darstellen, Selbstständigkeit, Innovation und einen Entwicklungssprung zu erreichen. Der Plan betont die Nutzung von Chancen, die Bewältigung von Herausforderungen und die beschleunigte Lösung von Problemen wie unzureichender Technologieentwicklung, schwachen industriellen Grundlagen und fehlender High-End-Lieferungen, um die Robotikindustrie in Richtung einer Entwicklung im mittleren bis oberen Preissegment zu lenken. Er befürwortet eine High-End- und intelligente Entwicklung mit dem Ziel der industriellen Transformation und der Modernisierung des Konsums. Zu den wichtigsten Prioritäten gehören der Durchbruch bei Kerntechnologien, die Konsolidierung der industriellen Grundlagen, die Verbesserung der Lieferfähigkeit, die Erweiterung der Marktanwendungen, die Verbesserung der Stabilität und Wettbewerbsfähigkeit der Lieferkette, die kontinuierliche Optimierung des industriellen Ökosystems und die Förderung eines qualitativ hochwertigen Wachstums im Robotiksektor. Die im Plan festgelegten Entwicklungsziele lauten: Bis 2025 will China zu einem globalen Zentrum für Robotikinnovationen, einem Cluster für High-End-Fertigung und einem neuen Vorreiter für integrierte Anwendungen werden. Durchbrüche sollen bei Kerntechnologien der Robotik und Premiumprodukten erzielt werden, wobei die Gesamtleistungskennzahlen international fortschrittliche Standards erreichen und die Schlüsselkomponenten die Zuverlässigkeit globaler Konkurrenten gewährleisten. Die jährliche Umsatzwachstumsrate der Robotikindustrie wird 20% übersteigen und eine Gruppe international wettbewerbsfähiger, führender Unternehmen sowie zahlreiche innovative, wachstumsstarke Spezialunternehmen („Little Giants“) hervorbringen. Drei bis fünf global einflussreiche Industriecluster werden entstehen. Die Dichte der Fertigungsroboter wird sich verdoppeln. Bis 2035 wird Chinas Robotikindustrie eine weltweit führende Gesamtstärke erreichen, wobei Roboter zu integralen Bestandteilen der wirtschaftlichen Entwicklung, des Lebensunterhalts der Bevölkerung und der gesellschaftlichen Verwaltung werden. Der Plan skizziert die wichtigsten Ziele: Stärkung der industriellen Grundlagen, Verbesserung der Funktionalität, Leistung und Zuverlässigkeit kritischer Roboterkomponenten sowie Entwicklung fortschrittlicher Fertigungstechnologien für Hochleistungsgetriebe, einschließlich RV- und Harmonic-Reducer. Diese Bemühungen werden die Präzision (längere Lebensdauer), die Zuverlässigkeit und die Geräuschreduzierung verbessern und den Weg für die Massenproduktion ebnen. Die sukzessive Einführung nationaler und industrieller Richtlinien hat die rasante Entwicklung inländischer Präzisionsgetriebe stark unterstützt. 2.2 Dank der steigenden Nachfrage nach Industrierobotern expandiert der Markt für Industrierobotergetriebe, einschließlich RV-Getriebe, rasant. Laut GGII-Daten stieg Chinas Gesamtnachfrage nach Industrierobotergetrieben zwischen 2021 und 2024 von 931.100 auf 1.366.000 Einheiten, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 13,63 % entspricht. Die zusätzliche Nachfrage erhöhte sich von 824.100 auf 1.154.500 Einheiten, was einer CAGR von 11,89 % entspricht. Mit der fortschreitenden Digitalisierung wird die Automatisierung menschlicher Arbeitskraft erhebliche Vorteile bringen. Als Kernkomponente der industriellen Automatisierung, die die industrielle Modernisierung und die intelligente Fertigung unterstützt, sind Getriebe für langfristiges Wachstum bestens gerüstet. Abbildung 4 2.3 Der Aufstieg einheimischer Marken bei Industrierobotern und RV-Getrieben In den letzten Jahren hat Chinas Industrieroboterbranche, angetrieben durch die stark steigende Nachfrage in nachgelagerten Bereichen, die Erweiterung der Anwendungsfelder und unterstützt durch Industriepolitik und die Zusammenarbeit von Regierung, Industrie, Hochschulen, Forschungseinrichtungen und Endanwendern, den Durchbruch bei Kerntechnologien priorisiert. Einheimische Hersteller haben technische Hürden bei kritischen Komponenten wie Getrieben kontinuierlich überwunden und so ihre technologische Kompetenz und Wettbewerbsfähigkeit stetig ausgebaut. Die Leistungslücke zwischen chinesischen Produkten und globalen Marktführern verringert sich kontinuierlich. Auf dem chinesischen Industrierobotermarkt gewinnen einheimische Marken rasant an Bedeutung, und die Importsubstitution schreitet voran. Dank Durchbrüchen bei Schlüsseltechnologien, Leistungsverbesserungen bei einheimischen Robotern und der Optimierung der Lieferkette haben einheimische Industrieroboterhersteller in den letzten Jahren Marktchancen genutzt und ein rasantes Wachstum erzielt. Gleichzeitig befindet sich Chinas Industrie für Industrierobotergetriebe, einschließlich RV-Getriebe, in einer Phase schnellen Wachstums. Da inländische Hersteller von RV-Getrieben ihre technischen Fähigkeiten und Produktleistung verbessern, ihre Produktionskapazitäten schrittweise ausbauen und zunehmend deutliche Preis- und Kostenvorteile erzielen, erhöhen führende inländische Industrieroboterhersteller den Lokalisierungsgrad von RV-Getrieben in der Beschaffung rasant. Dieser Trend wird durch Faktoren wie Lieferkettensicherheit und -stabilität, Beschaffungskosten und Beschaffungszyklen angetrieben. Der inländische Markt für Industrierobotergetriebe weist ein signifikantes Wachstumspotenzial und einen großen Marktraum auf. Technisches Niveau und Merkmale der Branche: Die RV-Getriebeindustrie ist durch hohe technische Komplexität, hohe Investitionsschwellen und hohe Markteintrittsbarrieren gekennzeichnet. Sie erfordert erhebliche Investitionen in Kapital und Fachkräfte für Forschung und Entwicklung, Qualitätskontrolle, Produkttests, Montage und Probelauf. Der Herstellungsprozess stellt hohe Anforderungen an Materialien, Produktionsanlagen und Prozessgenauigkeit. Diese Branche ist technologie-, kapital- und arbeitsintensiv. Zu den wichtigsten technischen Parametern von Industrieroboter-RV-Getrieben gehören Torsionssteifigkeit, Anlaufdrehmoment, Übertragungsgenauigkeit, Zahnflankenspiel, Getriebefehler, Wirkungsgrad und Geräuschentwicklung. Die Konstruktion, Entwicklung und Fertigung von RV-Getrieben erfordern wiederholte Tests und Anpassungen der verwendeten Materialien, Bauteilstrukturen und Zahnradprofile – ein Prozess, der fünf bis sechs Jahre technische Expertise und Erfahrung voraussetzt. Die hohen Präzisionsanforderungen an RV-Getriebe bedingen ihren hohen technischen Anteil in der Produktion. Zu den größten technischen Herausforderungen zählt die zweistufige Untersetzung, bei der sich selbst geringfügige Fehler im Eingangsbereich im Ausgangsbereich verstärken und die Produktgenauigkeit beeinträchtigen. Um die Übertragung hoher Drehmomente zu gewährleisten, signifikanten Überlastungen standzuhalten und die erwartete Lebensdauer zu erreichen, verwenden RV-Getriebe Überpositionierungsstrukturen. Dies erfordert eine hochpräzise Bearbeitung und stellt erhebliche Verarbeitungsschwierigkeiten dar. Insbesondere in der Serienproduktion wird die Erzielung von Stabilität, Zuverlässigkeit und Konsistenz in Leistung und Qualität des Produkts noch anspruchsvoller. In den letzten Jahren hat Chinas Robotik-Forschung und -Entwicklung, unterstützt durch Industriepolitik und die Zusammenarbeit von Regierung, Industrie, Hochschulen, Forschungseinrichtungen und Anwendern, den Durchbruch in Kerntechnologien priorisiert. Durch jahrelange eigenständige Innovation und Technologieübernahme haben einige inländische Unternehmen technische Herausforderungen bei Schlüsselkomponenten wie Getrieben erfolgreich bewältigt und ihre technologischen Fähigkeiten und ihre Wettbewerbsfähigkeit kontinuierlich verbessert. Ihre Produkte erfüllen heute international fortschrittliche Standards in Bezug auf technische Spezifikationen und Leistung. Insbesondere im Bereich der Industrierobotik haben Hersteller wie Huan Dong Technology, ein führender Hersteller von RV-Getrieben, die Angebotslücke bei Kernkomponenten im chinesischen Industrierobotiksektor durch kontinuierliche, unabhängige Forschung und Entwicklung sowie Investitionen geschlossen. Die wichtigsten Markteintrittsbarrieren: 4.1 Barrieren für fortschrittliche Fertigungstechnologien Die RV-Getriebeindustrie ist ein technologieintensiver, forschungsgetriebener Sektor, in dem Produktentwicklung und Innovation robuste technische Kompetenzen und dedizierte F&E-Ressourcen erfordern. Der gesamte Lebenszyklus eines RV-Getriebes – von der Konstruktion und Entwicklung bis zur Serienproduktion – erfordert jahrelange iterative Tests, Optimierungen und den Aufbau technischer Expertise. Angesichts des breiten Anwendungsbereichs der Branche haben führende Unternehmen neben umfassendem technischem Wissen und Erfahrung fortschrittliche F&E- und Prozessdesignkompetenzen entwickelt. Sie können Branchentrends präzise identifizieren, technologischen Fortschritten einen Schritt voraus sein und effektiv auf die Anforderungen von Produktiterationen eingehen. Neueinsteiger haben jedoch oft Schwierigkeiten, die Marktanforderungen in Bereichen wie technischer Expertise und Talententwicklung zu erfüllen, was es ihnen erschwert, schnell bedeutende Durchbrüche zu erzielen und sie im Wettbewerb benachteiligt. 4.2 Marktzugangsbarrieren für Kunden: Für Kunden in nachgelagerten Industrien haben Leistung und Qualität von RV-Getrieben direkten Einfluss auf die Qualität und andere Eigenschaften der Endprodukte. Bei der Auswahl von Herstellern von RV-Getrieben wenden diese Kunden ein strenges Lieferantenqualifizierungssystem an. Hersteller müssen nicht nur international anerkannte Qualitätszertifizierungen bestehen, sondern auch die von den einzelnen Kunden festgelegten Bewertungskriterien erfüllen. Der Lieferantenauswahlprozess umfasst typischerweise längere, strenge Audits und Produktleistungsbewertungen. Kunden testen die Produkte der Lieferanten in der Regel anhand verschiedener Leistungskennzahlen wie Präzision, Untersetzungsverhältnis, Belastbarkeit, Übertragungseffizienz, Lebensdauer und Stabilität. Einige Kunden führen Tests durch, die Zehntausende von Stunden dauern. Sobald ein Lieferant in das Netzwerk dieser Kunden aufgenommen wird, entstehen in der Regel stabile Partnerschaften. Daher bestehen in der RV-Getriebeindustrie gewisse Marktzugangsbarrieren für Kunden. 4.3 Investitions- und Produktionsbarrieren: RV-Getriebe erfordern hohe Leistungsstandards und fortschrittliche Fertigungsprozesse mit mehreren Produktionsstufen, vielfältigen Rohstoffanforderungen und einem hohen Bedarf an Hochleistungsmaterialien. Sie benötigen außerdem umfangreiche Zubehörsätze. Gleichzeitig fordern Kunden zunehmend längere Lieferzeiten und ein erweitertes Produktsortiment, um ihren unterschiedlichen Anwendungsszenarien gerecht zu werden. Um diesen Bedarf zu decken, müssen Hersteller von RV-Getrieben Produktionskapazitäten für vielfältige Anwendungen und große Stückzahlen aufbauen. Dies erfordert erhebliche Investitionen, technisches Know-how und operative Erfahrung in der Beschaffung von Anlagen, der Produktionsskalierung und der Prozesssteuerung, um Wettbewerbsvorteile zu erzielen. Einerseits müssen Unternehmen stark in Präzisionsbearbeitungs- und Prüfgeräte investieren, was den Einsatz von High-End-Maschinen erfordert, die oft importiert oder kundenspezifisch angefertigt werden. Diese Systeme sind mit langen Liefer- und Installationszeiten sowie kostspieliger Wartung verbunden. Andererseits erfordert die Gewährleistung von Produktzuverlässigkeit und -stabilität standardisierte Produktionsprotokolle, Echtzeitüberwachung und mehrstufige Qualitätskontrollen. Folglich haben neue Marktteilnehmer Schwierigkeiten, innerhalb kurzer Zeit Massenproduktionskapazitäten zu erreichen. Branchentrends 5.1: Die Importsubstitution beschleunigt sich, inländische Hersteller nutzen die sich bietenden Entwicklungschancen. Derzeit dominieren weiterhin etablierte internationale Marken den globalen Markt für RV-Getriebe mit hohen Verkaufspreisen und teuren Kundendienstkosten. Diese Situation hat die Entwicklung inländischer Roboterhersteller etwas behindert. Mit der Umsetzung von Förderprogrammen wie dem „14. Fünfjahresplan für die Entwicklung intelligenter Fertigung“ und dem „14. Fünfjahresplan für die Entwicklung der Roboterindustrie“ hat sich die Fertigung intelligenter Schlüsselkomponenten zu einer entscheidenden Branche für nationale technologische Durchbrüche entwickelt. Gleichzeitig haben einige inländische Unternehmen durch technologische Innovationen und Prozessverbesserungen weltweit führende Standards in Leistung und Stabilität erreicht. Dank überlegener Kosteneffizienz und lokaler Servicevorteile bauen inländische Marken ihren Marktanteil kontinuierlich aus und beschleunigen die Importsubstitution. Mit Blick auf die Zukunft werden inländische Marken, da China Fortschritte in der theoretischen Forschung, der Fertigung und der Entwicklung von Prüfgeräten erzielt und technisches Know-how in den Bereichen Werkstoffe, Präzisionsbearbeitung von Schlüsselkomponenten und komplette Montageprozesse erwirbt, zunehmend Anerkennung bei den nachgelagerten Kunden erhalten. 5.2 Die Entwicklung von Industriestandards hat sich beschleunigt, was zu signifikanten Verbesserungen des Produkttechnologieniveaus geführt hat. Industriestandards dienen als regulatorische Rahmenbedingungen, die Verfahren standardisieren, Innovationen fördern und die Branchenentwicklung lenken. Durch die kontinuierliche Verfeinerung von Standardisierungsprozessen und die beschleunigte Entwicklung aktualisierter Spezifikationen steigern diese Standards die betriebliche Effizienz innerhalb der Branche. Der Markt für Getriebe zeichnet sich durch vielfältige Spezifikationen aus, doch die aktuellen Industriestandards weisen verzögerte Aktualisierungen und unvollständige Abdeckung auf. Insbesondere bei hochpräzisen RV-Getrieben hinken die bestehenden Standards globalen Benchmarks hinterher und behindern so die rasante Entwicklung der Branche. Mit der zunehmenden Digitalisierung wird die Entwicklung von Industriestandards immer stärker an technologischen Fortschritten, Produktinnovationen und Fertigungsprozessen ausgerichtet sein. Zukünftig werden Industriestandards einen ganzheitlichen Ansatz verfolgen, der die gesamte Lieferkette für Getriebe abdeckt. Diese umfassende Strategie wird RV-Getriebehersteller dabei unterstützen, höhere und einheitlichere technische Standards zu erreichen und letztendlich die mechanische Präzision, die Lebensdauer, die Betriebsstabilität und die Zuverlässigkeit im RV-Getriebesektor zu verbessern. 5.3 Die nachgelagerten Anwendungen sind vielfältig und weisen langfristig positive Branchentrends auf. RV-Getriebe finden breite Anwendung in nachgelagerten Bereichen, wobei die industrielle Automatisierung neben der Robotik ein Schlüsselsektor ist. Mit dem fortschreitenden technologischen Fortschritt und dem steigenden Automatisierungsgrad werden diese Getriebe ihre Anwendungen auf weitere Bereiche ausweiten und so eine diversifizierte Nachfrage nach nachgelagerten Bereichen generieren. Darüber hinaus haben die Investitionen in Sachanlagen in China, angetrieben durch anhaltendes Wirtschaftswachstum und eine förderliche Industriepolitik, stetige jährliche Zuwächse verzeichnet. Zahlreiche nachgelagerte Branchen verzeichnen vielversprechende Entwicklungsperspektiven, angetrieben durch Wirtschaftswachstum und Industrieinvestitionen. Die Marktnachfrage und der Branchenumfang für RV-Getriebe werden voraussichtlich langfristig ein positives Wachstum aufweisen. Chancen und Risiken für die Branchenentwicklung 6.1 Chancen für die Branche 6.1.1 Starke Unterstützung und Förderung durch die Industriepolitik Die RV-Getriebeindustrie ist ein Schlüsselsektor im chinesischen Hightech-Fertigungssektor und wird durch die nationale Industriepolitik unterstützt. Die zuständigen Behörden haben eine Reihe von Entwicklungsplänen verabschiedet, darunter die „Richtlinien zur Verbesserung der Fertigungszuverlässigkeit“, den „14. Fünfjahresplan für die allgemeine Maschinenbauindustrie“, den „14. Fünfjahresplan für intelligente Fertigung“, den „14. Fünfjahresplan für die Entwicklung der Roboterindustrie“, den „Leitfaden zum Aufbau eines nationalen Normensystems für intelligente Fertigung (Ausgabe 2021)“ und die „Leitlinien zur Förderung der Roboterindustrie“. Diese Initiativen haben ein günstiges Umfeld für das Wachstum der Branche geschaffen. Als Kernkomponente von hochpräzisen Getrieben und Industrierobotern erhalten RV-Getriebe weiterhin nachhaltige politische Unterstützung. Beispielsweise schlägt der vom Ministerium für Industrie und Informationstechnologie (MIIT) und 15 weiteren Ministerien gemeinsam herausgegebene „14. Fünfjahresplan zur Entwicklung der Roboterindustrie“ vor, „fortschrittliche Fertigungstechnologien und -prozesse für RV- und Harmonic-Reduziergetriebe zu entwickeln, um deren Präzision (Lebensdauer), Zuverlässigkeit und Geräuschreduzierung für die Serienproduktion zu verbessern“. Ebenso führt der vom MIIT und sieben weiteren Ministerien veröffentlichte „14. Fünfjahresplan zur Entwicklung intelligenter Fertigung“ „Hochleistungs- und hochzuverlässige Reduziergetriebe“ als kritische Kategorie auf, die Durchbrüche bei grundlegenden Komponenten und Geräten erfordert. Im Jahr 2023 veröffentlichte die Nationale Entwicklungs- und Reformkommission (NDRC) den „Leitfadenkatalog zur Anpassung der Industriestruktur (Ausgabe 2024)“, der „hochpräzise Industrieroboter-Reduziergetriebe“ und „roboterspezifische hochpräzise Reduziergetriebe“ in seiner Förderkategorie aufführte. Die Einführung einer Reihe förderlicher und unterstützender Maßnahmen durch den Staat hat eine solide Grundlage für die Entwicklung dieser Branche geschaffen und einen breiten industriepolitischen Spielraum sowie Chancen für deren nachhaltige und rasche Entwicklung eröffnet. 6.1.2 Die nachgelagerte Industrie entwickelt sich weiter. RV-Getriebe werden in hochpräzisen Steuerungsanwendungen wie Robotik und Industrieautomation umfassend eingesetzt. China hat sich zum weltweit größten Markt für Industrieroboter entwickelt und deckt rund 501.111.111.111 % der globalen Nachfrage ab. Dies hat sich zu einem starken Wachstumsmotor für die Branche entwickelt. Die Regierung wird die Transformation hin zur intelligenten Fertigung weiter vorantreiben, die Integration von Industrialisierung und Informatisierung vertiefen und die Fähigkeiten zur industriellen Automatisierung ausbauen, um die Entwicklung von Industrierobotern, insbesondere in den drei Kernkomponenten Getriebe, Steuerungen und Servosysteme, zu beschleunigen. Gleichzeitig werden die expandierenden Anwendungsbereiche und das Marktwachstum das Marktpotenzial der RV-Getriebeindustrie weiter ausbauen. Die mittel- bis langfristigen Aussichten für diesen Sektor bleiben positiv und bieten bedeutende Entwicklungschancen. 6.1.3 Anforderungen an die Eigenfertigung von Schlüsselkomponenten Als kritische Komponenten in High-End-Anlagen wie Robotern und CNC-Werkzeugmaschinen sind RV-Getriebe unverzichtbar für die industrielle Automatisierung und intelligente Fertigung und spielen eine entscheidende Rolle bei der Transformation und Modernisierung der Produktion. Aufgrund der steigenden Nachfrage nach RV-Getrieben in Industrierobotern sieht sich China mit einem anhaltenden Mangel an Kernkomponenten konfrontiert. Die Branche war lange Zeit stark von importierten internationalen Marken für die RV-Getriebeproduktion abhängig, was die Kapazitätserweiterung inländischer Zulieferer erheblich einschränkte. Um die Entwicklung der nachgelagerten Industrie zu beschleunigen, ist es unerlässlich, die RV-Getriebetechnologie weiterzuentwickeln, Produktionsengpässe bei Roboterherstellern zu beheben und die Grundlage für eine intelligente Fertigung zu schaffen, die Wirtschaftswachstum und industrielle Transformation vorantreibt. Einige inländische RV-Getriebehersteller haben bereits technische Hürden überwunden und Durchbrüche erzielt. Für inländische Zulieferer senkt die Reife dieser Schlüsselkomponenten nicht nur die Produktionskosten, sondern erschließt auch neue Produktionskapazitäten. 6.2 Risiken für die Branche 6.2.1 Die technischen und technologischen Fähigkeiten inländischer Unternehmen sind noch unzureichend. Internationale Hersteller haben sich einen klaren Wettbewerbsvorteil verschafft. Jahrzehntelang hinkte Chinas Technologie für RV-Getriebe den Industrienationen hinterher, während ausländische Marken den Weltmarkt dominierten. Das japanische Unternehmen Nabtesco ist nach wie vor der größte inländische Hersteller, während China weiterhin stark auf importierte Schlüsselkomponenten für Industrieroboter angewiesen ist. In den letzten Jahren haben inländische Hersteller wie das genannte Unternehmen durch kontinuierliche Forschungs- und Entwicklungsarbeit Durchbrüche erzielt. Ihre Produkte gewinnen nun in nachgelagerten Branchen an Anerkennung und durchbrechen das technologische Monopol ausländischer Marken. Allerdings bleiben inländische RV-Getriebe hinsichtlich Präzision, Langlebigkeit, Stabilität und Konsistenz hinter importierten Modellen zurück. Häufige Probleme sind die begrenzte Produktvielfalt und die unzureichende Auswahl an Größen. Um wettbewerbsfähig zu bleiben, müssen inländische Hersteller ihre Investitionen erhöhen, um verbesserte Modelle für diverse Anwendungen zu entwickeln. Das Wachstum der Branche erfordert von chinesischen Marken, ihre Forschungs- und Entwicklungskapazitäten auszubauen, die Fertigungsprozesse zu optimieren und ihr Produktportfolio zu erweitern. Durch den Aufbau von Vertrauen mittels zuverlässiger Leistung, wettbewerbsfähiger Preise und lokaler Dienstleistungen können inländische RV-Getriebe eine stärkere Marktposition sichern. 6.2.2 Begrenzte Kapazität für die Großserienproduktion Im Vergleich zu internationalen RV-Getriebe-Giganten operieren inländische Hersteller in der Regel in kleinerem Maßstab und verfügen über eine geringere Finanzkraft, was die langfristige Entwicklung behindert. Obwohl die politische Förderung in den letzten Jahren zur Entstehung inländischer Unternehmen mit Massenproduktionskapazitäten geführt hat, bleibt der Abstand zu den globalen Branchenführern beträchtlich. Die meisten inländischen Hersteller von RV-Getrieben stoßen weiterhin an die Grenzen ihrer Produktionskapazitäten. Die wachsende Marktnachfrage aus nachgelagerten Branchen bietet zwar eine solide Grundlage für eine rasche Expansion, stellt aber gleichzeitig höhere Anforderungen an Produktionsumfang und Finanzkraft. Inländische Hersteller stehen daher vor beispiellosen Herausforderungen beim Ausbau ihrer Produktionskapazitäten. Zyklische, regionale oder saisonale Merkmale der Branche: Die RV-Getriebeindustrie weist keine ausgeprägten zyklischen oder saisonalen Muster auf und wird primär von makroökonomischen Maßnahmen und der Nachfrage nachgelagerter Märkte bestimmt. Inländische Akteure sind überwiegend in Ost- und Nordchina ansässig und bedienen Kunden in diesen Regionen, während internationale Wettbewerber hauptsächlich in Japan konzentriert sind. Position und Rolle der Branche in der Wertschöpfungskette: Die RV-Getriebeindustrie befindet sich im mittleren Bereich der Wertschöpfungskette. Ihr vorgelagerter Bereich umfasst Lieferanten von Rohstoffen und Produktionsanlagen, darunter Lager, Rohlinge, Stahl, Schneidwerkzeuge und Messinstrumente. Der nachgelagerte Bereich umfasst vorwiegend High-End-Fertigungssektoren wie Robotik und Industrieautomation. Die Produktionskapazität, Lieferqualität und technologischen Standards der vorgelagerten Industrie beeinflussen direkt die Qualität und den Umfang der Rohstoffversorgung für den RV-Getriebesektor. Gleichzeitig fördern die Hersteller von RV-Getrieben durch die sorgfältige Auswahl, Bewertung und Materialprüfung ihrer Zulieferer technologische Fortschritte bei diesen. Der nachgelagerte Sektor, ein High-End-Fertigungsbereich, der von nationalen Industriepolitiken für intelligente und automatisierte Entwicklung priorisiert wird, verzeichnete in den letzten Jahren ein signifikantes Nachfragewachstum. Als Kernkomponente von nachgelagerten Produkten wie Industrierobotern beeinflussen Leistung, Präzision und Qualitätsstabilität des RV-Getriebes entscheidend die Funktionalität der nachgelagerten Basisprodukte und tragen somit maßgeblich zum Fortschritt der nachgelagerten Industrien bei. Die Relevanz zwischen der Branche und ihren vor- und nachgelagerten Sektoren 9.1 Relevanz für die vorgelagerte Industrie Zu den primären Rohstoffen für RV-Getriebe gehören extern bezogene Komponenten wie Lager, Rohlinge, Stahl und Schneidwerkzeuge. Die vorgelagerten Lieferketten für Lager, Rohlinge und Stahl stammen überwiegend aus der Stahlindustrie, wo ein reichhaltiges Marktangebot und ein intensiver Wettbewerb herrschen. Sowohl Produktqualität als auch Lieferbedingungen erfüllen die Anforderungen der Industrie. In den letzten Jahren blieben die Stahlpreise aufgrund von Angebotsreformen und dem Abbau von Überkapazitäten im Stahlsektor relativ stabil. Schwankungen der Stahlpreise – bedingt durch Faktoren wie internationale Rohstoffmarkttrends – können jedoch die Rohstoffkosten und Gewinnmargen von Getrieben beeinflussen. Langfristig betrachtet dürfte Chinas reichhaltiges Stahlangebot die RV-Getriebeindustrie voraussichtlich nicht negativ beeinflussen. 9.2 Relevanz für nachgelagerte Branchen Als unverzichtbare Komponente in hochpräzisen Anlagen werden RV-Getriebe in fortgeschrittenen Fertigungsbereichen wie Robotik und Industrieautomation umfassend eingesetzt. Ihre Produktqualität, Zuverlässigkeit und Lebensdauer bestimmen direkt die Leistung der zugrunde liegenden Systeme, während die Größe und die Entwicklungstrends der Branche von der Nachfrage nachgelagerter Märkte abhängen. In den letzten Jahren hat sich die Fertigung von High-End-Ausrüstung – repräsentiert durch Industrieroboter und CNC-Werkzeugmaschinen – dank Fördermaßnahmen wie dem „14. Fünfjahresplan für die allgemeine Maschinenbauteileindustrie“ und dem „14. Fünfjahresplan für die Entwicklung der Roboterindustrie“ zu einem zentralen Schwerpunkt der nationalen Entwicklung entwickelt, um bahnbrechende Innovationen zu erzielen. Gleichzeitig haben die beschleunigte industrielle Umstrukturierung und Modernisierung kontinuierliche Fortschritte in der industriellen Automatisierung und Digitalisierung vorangetrieben. Dank der Dynamik der nachgelagerten Industrie steht der RV-Getriebesektor vor einer neuen Phase rasanten Wachstums. Wettbewerbsumfeld: Im Kontext von Industrie 4.0 haben Industrieländer wie Japan der Weiterentwicklung der Roboterindustrie Priorität eingeräumt. Sie haben bei Kernkomponenten wie RV-Getrieben vollständige Selbstversorgung erreicht und sich durch technologische Führungsrolle einen bedeutenden Marktanteil gesichert. Die RV-Getriebeindustrie zeichnet sich durch hohe technische Komplexität, erhebliche Investitionsschwellen und strenge Marktzugangsbeschränkungen aus. Sie erfordert erhebliche Investitionen in Kapital und Fachkräfte für Forschung und Entwicklung, Qualitätskontrolle und Produkttests. Fertigungsprozesse stellen hohe Anforderungen an Materialien, Produktionsanlagen und Prozesspräzision, was die Massenproduktion erschwert. Weltweit können nur wenige Hersteller zuverlässig in Serie gefertigte RV-Getriebe mit hoher Leistungsfähigkeit liefern. Japanische Unternehmen dominieren dank ihrer langjährigen Erfahrung, ihrer starken Kapitalbasis und ihres umfassenden technischen Know-hows den globalen Markt für Industrierobotergetriebe. Zu den namhaften Vertretern zählt Nabtesco, das sich durch modernste Forschung und Entwicklung, hohe Produktionskapazitäten, gleichbleibende Produktqualität und langjährige Kooperationen mit internationalen Branchenführern wie FANUC und KUKA eine herausragende Position erarbeitet hat. Da die chinesische RV-Getriebeindustrie erst spät in Gang kam, hinkt das technische Niveau der Unternehmen in diesem Sektor noch hinter dem international führender Firmen her. Auf dem heimischen Markt für RV-Getriebe haben sich die technischen Fähigkeiten und die Wettbewerbsfähigkeit der inländischen Hersteller durch die kontinuierliche Bewältigung technischer Herausforderungen stetig verbessert und die Lücke zwischen Produktleistung und internationalem Spitzenniveau verringert. Laut dem „China Robot Industry Development Report (2022)“ der China Electronics Society steigt die Kernwettbewerbsfähigkeit der Schlüsselkomponenten in Chinas Industrierobotern kontinuierlich. Am Beispiel von Getrieben lässt sich zeigen, dass führende Unternehmen wie Lüde Harmonic (Schwerpunkt: Harmonic-Getriebe) und Huandong Technology (Schwerpunkt: RV-Getriebe) dank kontinuierlicher Investitionen in Forschung und Entwicklung, hochpräziser Fertigung, strenger Qualitätskontrolle und stetig verbesserter Produktsysteme eine Vorreiterrolle auf dem chinesischen Getriebemarkt einnehmen. Weltweit ist Nabtesco Marktführer im Bereich RV-Getriebe. Auf dem chinesischen Markt hat neben Nabtesco auch Huandong Technology mit einem Marktanteil von nahezu 20%1 eine führende Position erreicht, während andere Unternehmen vergleichsweise kleiner sind. Die wichtigsten Informationen und die Marktposition von Nabtesco (Japan) sind wie folgt: Als Erfinder von RV-Getrieben und führendes Unternehmen im Bereich der Bewegungssteuerung ist Nabtesco der weltweit größte Hersteller von robotergestützten RV-Getrieben. Laut GGII-Statistiken betrug der Marktanteil von Circulation Technology China am chinesischen Markt für Roboter-RV-Getriebe 2022, 2023 und 2024 50,87 %, 40,17 % bzw. 33,79 %. Das Hauptprodukt von Circulation Technology China, das RV-Getriebe, beliefert die führenden inländischen Roboterhersteller und verfügt über starke Produktions- und Verarbeitungskapazitäten sowie eine hohe Markenbekanntheit in der Branche. Das Unternehmen hat sich zu einem professionellen Hersteller von RV-Getrieben für Industrieroboter mit führendem Produktions- und Absatzvolumen in China entwickelt. Laut GGII-Statistiken betrug der Marktanteil von Circulation Technology China am chinesischen Markt für Roboter-RV-Getriebe 2022, 2023 und 2024 13,65 %, 18,89 % bzw. 24,98 %. Quelle: öffentlich zugängliche Daten, GGII. In den letzten Jahren konnte Shuanghuan Technology durch seine RV-Getriebe eine rasante Marktexpansion erzielen und sich eine dominante Stellung im chinesischen Robotiksektor sichern. 2020 dominierte Nabtesco den heimischen Markt für RV-Getriebe mit einem Marktanteil von 54,80%, während Sumitomo Heavy Industries 6,60% Marktanteil und Shuanghuan Technology lediglich 5,25% Marktanteil hielten. Von 2021 bis 2024 stieg der Marktanteil von Shuanghuan Technology kontinuierlich auf 10,%1, 13,651111111111, 18,89% und schließlich 24,98% und belegte damit stets den zweiten Platz hinter Nabtesco. Im gleichen Zeitraum sank der Marktanteil von Nabtesco auf 51,77 %, 50,87 %, 40,17 % und 33,79 %, während der Marktanteil von Sumitomo Heavy Industries auf 5,06 %, 4,70 %, 3,91 % und 3,58 % zurückging. Dieser anhaltende Rückgang der Marktanteile internationaler Wettbewerber unterstreicht die Rolle von Shuanghuan Technology als führende inländische Alternative zu Nabtesco-Produkten. Durch den schrittweisen Ersatz importierter Nabtesco-Komponenten hat Shuanghuan Technology seine Position als Branchenführer auf dem chinesischen Markt für Robotik-RV-Getriebe gefestigt. Bild 5 [Haftungsausschluss] Dieser Auszug stammt aus dem Prospekt von Shuanghuan Technology. Alle Rechte liegen beim ursprünglichen Autor. Nur zum Wissensaustausch und zur Kommunikation, nicht für kommerzielle Zwecke. Wir wahren Neutralität gegenüber allen hierin geäußerten Ansichten. Sollten Sie Unstimmigkeiten zwischen den zitierten Quellen und den Fakten feststellen oder urheberrechtliche Probleme bestehen, benachrichtigen Sie uns bitte umgehend, damit wir den Text korrigieren oder entfernen können.  

As a core component in transmission systems, reducers play a pivotal role in reducing rotational speed and increasing torque. Their technical performance directly determines the operational accuracy and stability of downstream equipment. In the humanoid robotics sector, precision reducers are among the key components, accounting for approximately 16% of the cost structure. The transmission accuracy and reliability of these reducers directly impact the flexibility of humanoid robot movements and their adaptability to various scenarios. Market demand analysis indicates accelerated global industrialization of humanoid robots, with a projected 10-billion-yuan incremental market by 2030. As domestic policies increasingly support the robotics industry, the imminent mass production of humanoid robots is creating a window of explosive growth for precision reducers. From a technical perspective, the precision reducer market has long been dominated by foreign enterprises: Harmonic reducers are led by Harmonic Drive with a global market share exceeding 80%; in the RV reducer sector, Japan’s Nabtesco holds over 40% of the market share in China; the precision planetary reducer market is also primarily dominated by Japanese and German manufacturers. This landscape not only highlights the urgency of domestic substitution but also sets a benchmark for domestic manufacturers to achieve technological breakthroughs. From the perspective of domestic substitution, domestic manufacturers have achieved key breakthroughs in technology and market by 2025: the domestic harmonic reducer market size reached 2.49 billion yuan in 2023, with a compound annual growth rate (CAGR) of 16.54% from 2019 to 2023; the RV reducer market size in China is expected to reach 6 billion yuan by 2025, with domestic manufacturers such as Huan Dong Technology continuously approaching international advanced levels in technical capabilities; the global market size of precision planetary reducers grew from 929 million yuan to 1.376 billion yuan from 2020 to 2024, with a CAGR of 10.32%. Domestic high-end products have reached international advanced levels in key indicators such as transmission accuracy, efficiency, and noise, achieving import substitution in some fields, and the localization rate is gradually increasing. At this pivotal juncture for the industry, the growing demand for humanoid robots and breakthroughs in domestic reducer technology have created a synergistic effect, propelling the domestic substitution process into a critical phase of implementation and harvest. Against this backdrop, this report provides an in-depth analysis of the growth drivers, technological pathways, and domestic substitution progress in the reducer sector, offering essential insights for industrial research and investment decisions.   Reducer: Core Components in Transmission Field, Market Size Steadily Growing 1.1 The reducer serves dual functions of speed reduction and torque enhancement, with extensive downstream applications. As the pivotal component connecting power sources to actuating mechanisms, gear reducers function through multi-stage gear meshing to reduce input speed while amplifying output torque, making them indispensable in mechanical transmission systems. Given that most industrial machinery operates under high-load, low-speed conditions where direct prime mover drive is impractical, gear reducers are essential for achieving speed-torque matching. Through precision gear ratio design, they proportionally decrease input speed while proportionally increasing output torque, ensuring optimal alignment between power parameters and load requirements. As the core element of modern mechanical transmission, the performance of gear reducers directly determines the transmission efficiency, operational accuracy, and equipment reliability of power systems. This makes them irreplaceable in critical applications such as automated equipment, construction machinery, and transportation systems. The market size of China’s reducer industry is showing a steady upward trend, with a long-term growth rate maintained at around 5%. According to data from Rui Guan Consulting, the market size of China’s reducer industry reached 144.7 billion yuan in 2024, and the growth rate has remained within the 5% range in recent years. Influenced by the reduction in domestic labor force and the deepening of population aging, manufacturing enterprises are accelerating the transition to automated production to reduce labor costs and improve production efficiency, which directly drives the demand growth for core components of industrial automation such as reducers. Meanwhile, domestic reducer manufacturers are continuously enhancing the market competitiveness of domestically produced reducers by introducing, digesting, absorbing, and innovating advanced foreign technologies, promoting the process of product localization and substitution, and gradually reducing dependence on foreign technologies. The downstream applications of reducers cover numerous industries and play a crucial role. With their excellent load-bearing capacity, reliability, durability, and precise control over speed and torque, reducers are key to enhancing the efficiency of entire production systems across various industries. Their downstream applications primarily include lifting and transportation, cement and building materials, robotics, heavy mining, metallurgy, and power generation, among other sectors of the national economy and defense industry. Among these, lifting and transportation, cement and building materials, and robotics are the most core application fields for reducers. With China’s sustained economic growth and the deepening of industrial automation, the gross domestic product and fixed asset investment have been rising year by year. As a key basic component of industrial equipment, the market demand for reducers has also been steadily increasing. 1.2 Reducers can be classified into three categories: general-purpose, special-purpose, and precision. Reducers are categorized into three main types: general-purpose reducers, specialized reducers, and precision reducers. Generally speaking, general-purpose reducers are widely applicable, specialized reducers are custom-designed for specific needs, while precision reducers focus on delivering high-precision motion control and positioning capabilities. General-purpose reducers are standard transmission devices primarily designed for medium and small-scale applications. Widely used in industrial gearboxes, conveyor systems, and related sectors, they offer limited control precision, meeting only the basic power transmission needs of most machinery. Leading manufacturers include SEW, Siemens, Guomao Co., Ltd., Ningbo Dongli, Jiangsu Tailong, and Zhongda Lide. Specialized reducers: Customized speed reduction devices developed according to specific industrial needs, typically in large or extra-large specifications, can be optimized for specific application scenarios or industry requirements to meet higher performance standards and special functional needs, such as wind power generation gearboxes, metallurgical gearboxes, etc. Representative companies include China High-Speed Transmission, Hangchi Forward, Weili Transmission, Zhongchi, Jinlei Co., Ltd., etc. Precision reducers, featuring low backlash, high accuracy, long service life, and exceptional reliability, are the preferred choice for precision-critical applications such as robotics and high-end machine tools. Leading manufacturers include HAMERNAK, Nabtesco, Lüde Harmonic, and Zhongda Lide. graph 4 Figure 4: Reducers are classified into general-purpose, specialized, and precision types. level characteristic on behalf of company general reducer Primarily designed for small and medium-sized applications, these modular and serialized units are widely applicable across various industries. SEW, Siemens, Guomao Co., Ltd., Ningbo Dongli, Jiangsu Tailong, Zhongda Lide, and others special reducer Specifications are primarily large and extra-large, mostly non-standard and industry-specific products. China reports on high-speed transmission, Hangchi Forward, Weili Transmission, Heavy Teeth, Jinlei Shares precision speed reduction device With low return clearance, high precision, long service life, and reliable stability, it is widely used in high-end fields such as robotics and CNC machine tools. Hamernak, Nabotsk, Green Harmonics, Zhongda Lide, etc. Source: Guomao Co., Ltd. prospectus, Wanlian Securities Research Institute Depending on their structure and transmission methods, precision reducers can be classified into harmonic reducers, RV reducers, and precision planetary reducers. ① Harmonic reducer: Composed of a wave generator, flexible gear, and rigid gear. With advantages such as compact size, lightweight design, high transmission accuracy, smooth operation, and large transmission ratio, it is particularly suitable for industrial robots and humanoid robots in industries like 3C, semiconductors, and medical devices. It is mainly used in components like robotic arms, wrists, and hands. However, its drawbacks include low torque transmission, inefficient power transfer, and limited service life. ② RV Reducer: This two-stage mechanism combines involute planetary gear transmission with cycloidal pinion planetary transmission. Featuring high transmission efficiency, smooth operation, strong load-bearing capacity, excellent rigidity, and superior overload impact resistance, it is widely used in heavy-load components of industrial robots such as bases, arms, and shoulders. However, its drawbacks include complex structure, high manufacturing difficulty, and elevated costs. ③ Precision planetary gear reducer: compact in size, composed of planetary gears, sun gear and internal gear ring, with compact structure, high torque, high efficiency of single-stage transmission, light weight, long life and maintenance-free, etc. It is mostly used in the body rotation joints of robots with low precision requirements. Its limitation is the small range of single-stage transmission ratio.   Figure 5: Comparison of Three Precision Reducers reducer category design feature merit shortcoming application area diagrammatic sketch harmonic reducer The main components are the wave generator, flexible cabin and rigid cabin. When the reducer operates, the wave generator undergoes controllable deformation, and the power is transmitted through the meshing of the flexible and rigid cabins. High transmission accuracy, small weight and volume, smooth operation, large transmission ratio The torque transfer is relatively small, the transmission efficiency is low, and the service life is limited Joints in robots with lighter loads, such as the forearm, wrist, and hand, are used in fields like aerospace, precision machining equipment, and medical devices. RV decelerator It mainly includes two kinds of transmission devices, which are involute planetary gear transmission and cycloidal pinwheel planetary transmission. The transmission precision is high, the transmission efficiency is high, the transmission stability is high, the bearing capacity is strong, the rigidity and overload impact performance is good. Complex structure, difficult to manufacture, high cost, and limited service life The robot has heavy bases, large joints such as the arm and shoulder precision planetary reducer The compact design mainly includes planetary gears, sun gears, and internal gear rings. Precision planetary reducers typically have a single-stage reduction ratio of 10 or less, with the number of reduction stages generally not exceeding three. Single-stage transmission with 97% efficiency, lightweight design, and a service life of up to 20,000 hours—maintenance-free. The single-stage transmission has a narrow range of transmission ratios. Precision transmission systems for mobile robots, new energy equipment, high-end machine tools, and intelligent transportation Source: Kefeng Intelligence IPO prospectus, Wanlian Securities Research Institute   Figure 6: Comparison of Parameters of Three Precision Reducers Key indicators harmonic reducer RV decelerator precision planetary reducer transmission efficiency ＞70% ＞80% ＞95% transmission accuracy （”） ≤60 ≤60 ≤180 transmission ratio 30-160 30-192.4 3-512 designed life （h） ＞8,000 ＞6,000 ＞20,000 torsional stiffness （N·m/arc min） 1.34-54.09 20-1,176 10-370 rated output torque （N··m） 6.6-921 101-6,135 40-1,200 noise （db） ≤60 ≤70 ≤65 temperature rise （℃） ≤40 ≤45 ≤30 Source: Kefeng Intelligence IPO prospectus, Wanlian Securities Research Institute Precision reducers are widely used in robots and account for a high proportion. Precision reducers are the core components of robots, accounting for a significant portion of the cost structure in both industrial and humanoid robots. Their performance directly determines the overall performance of the robot, making quality and performance the primary considerations during selection. Reducers represent a substantial portion of a robot’s total cost. According to data from the China Business Industry Research Institute, they account for 35% of industrial robot costs, making them the highest-cost component. Data from Zhiyan Consulting shows they make up 16% of humanoid robot costs, second only to frameless torque motors, positioning them as a key component in humanoid robots. Despite the downward trend in reducer prices driven by technological advancements and intensified market competition, they remain a crucial part of robot costs. Global reducer manufacturers are continuously driving cost reductions through technological innovation and scaled production. 2.1 Harmonic Reducer: Robot is the core incremental market, Green Harmonic Achieve Breakthrough The harmonic reducer consists of three key components: a wave generator, a flexible wheel, and a rigid wheel. Through their coordinated operation, this device achieves high reduction ratios and torque output in a compact design. The wave generator drives the rigid wheel’s rotation via the flexible wheel’s elastic deformation, effectively reducing speed while increasing torque. This design makes it particularly suitable for precision control applications and space-constrained environments. China’s harmonic reducer market is experiencing rapid expansion. These precision-driven components are widely used in precision transmission systems, with applications now extending to robotics, high-end CNC machine tools, semiconductor manufacturing, and medical equipment. Data from the China Business Industry Research Institute shows the market size grew from 1.35 billion yuan in 2019 to 2.49 billion yuan in 2023, achieving a robust 16.54% compound annual growth rate (CAGR). The market is projected to reach 3.32 billion yuan by 2025, with a CAGR of 15.47% during the 2023-2025 period. The global harmonic reducer market exhibits a “dominant leader” structure, with Lüde Harmonic achieving breakthroughs in domestic production. The competitive landscape remains highly concentrated, with Japanese manufacturer Harmonic Drive holding a leading position with over 80% global sales market share. In China’s 2023 harmonic reducer market, Harmonic Drive and Lüde Harmonic ranked in the first tier, capturing 38.7% and 14.5% of sales market share respectively. Companies like Lai Fu Harmonic, Tongchuan Technology, and Japan’s Shinboshi Technology formed the second tier, holding 9.2%,7.3%, and 6.7% market shares. Technologically, Harmonic Drive maintains industry leadership, while domestic manufacturers like Lüde Harmonic have achieved international advanced levels through technological breakthroughs and production process improvements in reduction ratios, rated torque, transmission efficiency, and precision. This progress has broken foreign manufacturers’ technological monopoly in high-end harmonic reducers, gradually replacing imported brands. Chart 13: Basic Information of Major Domestic & Overseas Harmonic Reducer Manufacturers Company Name Registration Location&nbspMain&nbspRegistration Location&nbspMain Product Categories Application Fields Harmonic Drive Systems Inc. (HDSI) Japan Harmonic reducers,planetary reducers,actuators,servo drives, etc. Industrial robot field (represented by multi-joint robots), medical equipment, optical measuring instruments, communication equipment, printing equipment, as well as deep-sea robots, aerospace development, etc. NIDEC (Japan) Japan Motors, fans, blowers, motor controllers, reducers, conveyors, optical equipment, sensors, electronic devices, equipment fixtures, production equipment, etc. Automotive, home appliances, consumer electronics, robots, logistics, medical & health care, public facilities (transportation, energy, ICT), commerce, entertainment, industry, etc. Green Harmonic Suzhou,Jiangsu (China) Harmonic reducers & metal components, motor-integrated products, hydraulic products High-end manufacturing fields such as industrial robots, service robots, CNC machine tools, medical devices, semiconductor production equipment, new energy equipment, etc. Laifubo Shaoxing,Zhejiang (China) Harmonic reducers Industrial robots, service robots, medical equipment, high-precision automation equipment, etc. 2.2 RV Reducer: Japanese Companies Lead the Market, Domestic Substitution Potential Huge The RV reducer employs a two-stage reduction mechanism, combining a first-stage involute planetary transmission with a second-stage cycloidal planetary transmission. This design delivers exceptional advantages including a wide transmission range and high efficiency. Featuring robust load-bearing capacity and superior rigidity, it serves as an ideal high-performance transmission system, particularly suited for industrial robots, CNC machine tools, and medical diagnostic equipment where transmission efficiency, load-bearing capacity, and precision are critical requirements. The RV reducer market continues to expand, with China’s market growth rate exceeding the global average. Both the global and China RV reducer markets are showing steady growth, primarily driven by the rapid development of industrial automation and smart manufacturing, especially the widespread application in the field of industrial robots. According to QY Research data, the global RV reducer market size grew from 3.43 billion yuan to 7.51 billion yuan from 2018 to 2023, with a CAGR of 16.97%. According to data from Huajing Industry Research Institute, the China RV reducer market size increased from 1.082 billion yuan to 4.295 billion yuan from 2014 to 2021, with a CAGR of 21.77%, outpacing the global average growth rate. It is projected that the market size will reach 6 billion yuan by 2025. Among these, the high growth rate of China’s RV reducer market from 2014 to 2017 was mainly attributed to the rapid increase in downstream industrial robot installations; the slowdown in industrial robot installation growth from 2018 to 2019 led to stagnation in the RV reducer market size growth; and the renewed acceleration in industrial robot installations from 2020 to 2021 drove a significant surge in RV reducer demand. Nabtesco maintains a dominant position in the RV reducer market, with domestic substitution efforts gaining significant momentum. In the global RV reducer sector, Japanese manufacturer Nabtesco has consistently held industry leadership. Domestically, Nabtesco dominated the market in 2020 with an absolute 54.80% market share, followed by Sumitomo Heavy Industries (6.60%) and Zhongda Lide (6.16%). From 2021 to 2023, the market landscape underwent notable changes as Huandong Technology demonstrated strong growth, increasing its market share from 5.25% in 2020 to 18.89% in 2023, securing its position as China’s second-largest player. Meanwhile, international manufacturers saw their market shares shrink, with Nabtesco’s share declining from 54.80% to 40.17%. As Huandong Technology progressively replaces Nabtesco’s imports, it has further solidified its leadership in China’s robotic RV reducer market. 2.3 Precision planetary gear reducer: Asia Pacific market as the main market, domestic enterprises accelerate the catch up Precision planetary reducers, comprising sun gears, planet gears, internal gears, and output shafts, are a type of reducer characterized by high precision, high torque, compact size, and lightweight design. These reducers excel in high torque transmission and low-noise operation, making them indispensable in industrial applications requiring high speed, precision, and heavy loads. They are widely used in fields such as machine tool manufacturing, aerospace, agricultural machinery, and intelligent robotics, serving as a critical component in modern industry. The global precision planetary reducer market is steadily expanding, with domestic market growth expected to accelerate. Driven by demand in industrial automation, robotics, aerospace, and precision manufacturing, this sector has maintained steady growth in recent years. According to QY Research, the global market is projected to grow from $929 million in 2020 to $1.376 billion in 2024, at a compound annual growth rate (CAGR) of 10.32%. The market is expected to reach $1.471 billion by 2025. Domestic precision planetary reducers have significant substitution potential. Globally, precision planetary reducer products from countries like Germany and Japan are renowned for their high performance and quality, leading the industry in materials, design standards, quality control, precision, reliability, and service life. They are widely used in high-end fields such as automation equipment, robotics, and precision machine tools. Major manufacturers include Japan’s Shinbaku, Newcat, and Wittenstein. Domestic manufacturers are primarily represented by Kefeng Intelligent and Newcat. In 2023, the top five manufacturers in China’s precision planetary reducer market share were Shinbaku (Japan), Hubei Kefeng (China), Newcat (China), Jingrui Technology (Taiwan, China), and Liming (Taiwan, China), with market shares of 20%,12%,9%,7%, and 5% respectively, achieving a CR5 of 53%. Currently, domestic high-end precision planetary reducers represented by Kefeng Intelligent have approached or reached international leading levels in core performance indicators such as transmission accuracy, transmission efficiency, and noise control, achieving import substitution in some application scenarios and demonstrating competitive advantages in localization. However, compared with international top-tier standards, domestic products still have gaps in service life and production consistency, requiring continuous efforts in technology R&D and process optimization to drive comprehensive performance improvements. Demand Volume and Technological Breakthrough, Domestic Precision Reducer Enter Critical Development Period 3.1 Mass production of humanoid robots is approaching, opening up the incremental market space for precision reducers Humanoid robots are poised for remarkable growth, with the market projected to expand rapidly. Their vast potential is fueled by technological advancements, cost reductions, and rising societal demand, enabling widespread applications across industries—from industrial production and home services to elderly care, medical assistance, and educational entertainment. These robots will play an increasingly vital role in delivering support services and enhancing quality of life. According to China Business Industry Research Institute, the global humanoid robot market is expected to exceed $20 billion by 2028, with a compound annual growth rate (CAGR) of 56.99% from 2023 to 2028. As these robots become more intelligent, their long-term market potential will continue to grow exponentially. Tesla’s humanoid robotics is advancing rapidly, with mass production and commercialization entering the planning phase. The company’s Optimus robot has demonstrated exceptional iteration speed: from announcing the project in August 2021 to unveiling its first-generation prototype in September 2022, and finally launching the second-generation Optimus-Gen2 in December 2023. Hardware upgrades have been implemented, with significant improvements in core joint designs, component engineering, and overall coordination control. These enhancements have dramatically boosted the robot’s flexibility and operational capabilities, showcasing rapid product iteration that enables faster performance improvements and cost reductions in humanoid robotics. Optimus is designed for both industrial and household applications, with the ultimate goal of achieving mass production by 2026 and supplying services to other companies. Industry projections suggest Optimus will enter mass production and external sales by 2026, finding applications across multiple sectors. Figure AI has secured funding from multiple industry leaders and investors, demonstrating robust growth in both technology and market potential. In early March 2024, the company announced it had raised approximately $675 million from tech giants including Amazon founder Jeff Bezos, NVIDIA, OpenAI, and Microsoft, with its valuation reaching $2.6 billion. Investors also include Intel’s venture capital arm ILG Innotek, Samsung Investment Group, Parkway Venture Capital, Align Ventures, and Moutoujie’s ARK Fund. These investments not only provide financial support but also offer strong endorsement for Figure AI’s technological advancement and market expansion. The Figure 02, launched in August 2024, builds upon the functionality and aesthetics of its predecessor while significantly enhancing robotic performance. Featuring a redesigned exoskeleton structure, the product boasts a more refined and cohesive appearance with smoother curves. Exposed wires and battery packs have been concealed behind metal panels, while edge computing power has been substantially upgraded, enabling the robot to autonomously perform various real-world tasks. Domestic manufacturers have diversified their layouts, with distinctive product features. In recent years, especially since 2023, participants from various backgrounds have accelerated their entry into the humanoid robot market. Universities, innovation centers, and various enterprises have all made strategic moves, leading to a high frequency of new humanoid robot product launches. Robot manufacturers such as Ubtech, Yushu, and Fourier, innovation centers like the Beijing Humanoid Robot Innovation Center and Zhejiang Humanoid Robot Innovation Center, universities such as the Robotics Laboratory of China University of Science and Technology and the Institute of Automation of the Chinese Academy of Sciences, as well as automotive manufacturers like XPeng and Chery, and internet-backed companies like Xiaomi and Zhiyuan, have all introduced humanoid robot products. Currently, domestic humanoid robot products each have their own unique characteristics, demonstrating strong competitiveness in key product features such as intelligence and motion control, and rapidly advancing the mass production process. By 2025, the humanoid robot industry will enter a new phase of development, marked by the finalization of solutions and the realization of small-scale production. The finalization of solutions indicates that product design and functionality will stabilize, preparing for large-scale production, while small-scale production signifies the transition of humanoid robots from laboratories to broader commercial applications, meeting market demands and achieving industrial breakthroughs. The mass production of humanoid robots is imminent, with differing selection strategies for precision reducers in their applications. Tesla’s Optimus humanoid robot employs a harmonic reducer system, while some domestic manufacturers adopt either harmonic reducers or precision planetary reducers. Harmonic reducers offer compact size and high precision but come with higher costs. The hybrid solution combining harmonic reducers and precision planetary reducers provides superior rigidity and cost efficiency, though it results in larger dimensions and weight. Hardware costs remain a critical factor in the commercialization of humanoid robots, where the hybrid approach demonstrates cost advantages. Market analysis of humanoid robot precision reducers indicates this emerging sector could generate hundreds of billions in incremental revenue. Current manufacturers employ diverse technical approaches: Tesla utilizes 14 harmonic reducers, Fourier employs 32 planetary reducers, while the Yuanzheng A2 model combines planetary and harmonic reducers without specifying exact numbers. As humanoid robots enter mass production, economies of scale are expected to drive price reductions in precision reducers. Based on Tesla’s Optimus and domestic humanoid robot configurations, a single humanoid robot typically requires 30 precision reducers. Harmonic reducers are prioritized for high-precision areas like shoulders and wrists, with planetary reducers dominating waist and hip joints, accounting for approximately 60% of the total. Projections for 2030 shipments under conservative (500,000 units), neutral (1 million units), and optimistic (1.5 million units) scenarios suggest incremental market growth of 12.6-28.8 billion yuan for precision reducers, with harmonic reducers contributing 9-21.6 billion yuan and planetary reducers 3.6-7.2 billion yuan respectively.   Table 29: 2030 Global Market Size Forecast for Precision Reducers in Humanoid Robots Category Conservative Neutral Optimistic Humanoid robot shipments (10k units) 50 100 150 Harmonic reducer demand per unit (units/unit) 18 18 18 Total demand for harmonic reducers (10k units) 900 1800 2700 Harmonic reducer price (yuan/unit) 1000 900 800 Harmonic reducer market size (100 million yuan) 90 162 216 Precision planetary reducer demand per unit (units/unit) 12 12 12 otal demand for precision planetary reducers (10k units) 600 1200 1800 Precision planetary reducer price (yuan/unit) 600 500 400 Precision planetary reducer market size (100 million yuan) 36 60 72 Total market size of precision reducers for humanoid robots (100 million yuan) 126 222 288 Data sources: Harmonic Drive prospectus, STAR Market prospectus, Wanlian Securities Research Institute   3.2 Industrial robot development drives the growth of reducer demand, with China’s installation volume accounting for a prominent proportion The demand for industrial robot applications in the downstream market is steadily increasing, driving the growth of upstream harmonic reducers and RV reducers. In recent years, the global industrial robot market has shown positive development trends in terms of installation volume, technological innovation, application expansion, and market expectations. According to IFR data, the global industrial robot installation volume in 2024 was 542,000 units, with a compound annual growth rate (CAGR) of 4.44% from 2017 to 2024. In 2021, the installation volume growth rate was notably high due to the rapid growth of the new energy vehicle and consumer electronics industries. The top five regions for global industrial robot installations in 2024 were China, Japan, the United States, South Korea, and Germany. As the world’s largest industrial robot market, China has played a significant role in driving the global robotics industry. With the continuous advancement of high-end manufacturing, the “machine replacing human” trend will continue to benefit, and the certainty of growth in the reducer market is expected to further strengthen in the coming years. China, as the world’s largest industrial robot market, has provided strong momentum for the domestic substitution of reducers. The automotive and electronics industries are the main demand sectors for industrial robots. China is not only the world’s largest automotive market and production base but also holds a key position in core production fields such as electronic equipment, batteries, semiconductors, and microchips, which contributes to China becoming the world’s largest industrial robot market. Driven by the continuous introduction of industrial support policies and the growing market demand, the installation volume of industrial robots in China has become increasingly significant globally. According to IFR statistics, the installation volume of industrial robots in China increased from 15,000 units in 2010 to 295,000 units in 2024, with a compound annual growth rate (CAGR) of 23.71% from 2010 to 2024; the proportion of installation volume also rose from 12.4% in 2010 to 54.43% in 2023. Currently, the annual installation volume of industrial robots in China has exceeded the sum of all other countries, making it the world’s largest industrial robot market. This market position has accelerated the domestic substitution process of reducers. 3.3 Domestic precision reducer manufacturers are making continuous technological breakthroughs, accelerating the process of domestic substitution. Foreign precision reducer enterprises have long dominated the market, creating an urgent demand for domestic alternatives. For years, international companies such as Harmonic Drive and Nabtesco have established a leading position in the high-end precision reducer market, particularly in the fields of harmonic reducers and RV reducers, thanks to their long-term technological accumulation and stable product quality. At the same time, they have built long-term and stable partnerships with major global industrial robot manufacturers like ABB, Fanuc, KUKA, and Yaskawa, further solidifying their industry leadership. In contrast, China’s precision reducer industry started later and faces the dual challenges of foreign brands dominating market share and lagging product technology. However, the high prices and long delivery cycles of foreign precision reducers have become significant constraints on the development of China’s industrial robot industry. Therefore, promoting the localization of precision reducers and breaking foreign technological monopolies have become urgent tasks for the development of China’s high-end equipment manufacturing industry. With the continuous improvement of domestic enterprises’ independent R&D and production capabilities, it is expected that domestically produced precision reducers will gradually expand their market share, effectively reduce costs and shorten delivery cycles, providing strong support for the overall development of China’s industrial robot industry. Industrial support policies have been introduced in a dense manner, and the localization process is steadily advancing. The development of reducers is closely linked to the high-end manufacturing industry. To promote the modernization and industrial upgrading of China, the state and relevant authorities have issued a series of supportive and guiding policies aimed at driving reducer technology toward higher precision, higher performance, and higher energy efficiency, encouraging domestic substitution, and reducing reliance on imported products. In recent years, government authorities have introduced a series of industrial policies to encourage the development of the precision reducer industry, such as the “14th Five-Year Plan for Intelligent Manufacturing Development” and the “Implementation Opinions on Enhancing Manufacturing Reliability.” These policies encourage enterprises to improve the quality and production capacity of precision reducers, overcome technical challenges, and thereby enhance the intelligent level of domestic equipment manufacturing. With the promulgation and implementation of a series of industrial incentive policies, China has listed the breakthrough of core robot technologies as one of the key strategies for national scientific and technological development, and the support for the precision reducer industry continues to increase. In the future, driven by policy support and continuous technological breakthroughs in domestic precision reducers, the localization degree will accelerate, and it is expected to form a market landscape where domestic brand reducers can compete with international brands.  Chart 34: Relevant Policies in China’s Reducer Industry in Recent Years time Publisher Policy Name primary coverage December 2021 The Ministry of Industry and Information Technology and seven other departments The 14th Five-Year Plan for the Development of Intelligent Manufacturing We will vigorously develop intelligent manufacturing equipment, including micro/nano displacement sensors, flexible tactile sensors, high-resolution vision sensors, online component detection instruments, advanced controllers, high-precision servo drive systems, high-performance and reliable reducers, wearable human-machine interaction devices, industrial field positioning equipment, and intelligent CNC systems. June 2023 Five departments including the Ministry of Industry and Information Technology Implementation Opinions on Improving Reliability of Manufacturing Industry The reliability of key special basic components such as precision reducer, intelligent controller, instrument control parts, sensor, source parts, detector, sample preprocessor, high-end bearing, precision gear, high strength fastener and high performance seal for industrial robot, and general basic parts are improved. August 2023 The Ministry of Industry and Information Technology and three other departments Implementation Plan for the New Industry Standardization Pilot Project (2023-2035) In the key component system, the motor controller, reducer assembly and other drive motor system standards are developed. September 2023 The Ministry of Industry and Information Technology and six other departments Work Plan for Steady Growth of Machinery Industry (2023-2024) We will accelerate the construction of major projects outlined in the 14th Five-Year Plan, including intelligent manufacturing and robotics, major technical equipment, new energy vehicles and intelligent connected vehicles, agricultural machinery, high-end medical equipment, and innovative drugs, while continuously expanding demand for industrial machinery, instruments, pharmaceutical equipment, and industrial robots. December 2023 National Development and Reform Commission Catalogue for Guiding Industrial Restructuring (2024 Edition) The catalogue is composed of three categories: encouraged, restricted and eliminated. In the encouraged category, it proposes to promote the development of key transmission parts, such as rotary kilns, ball bearings, vertical mills, roller presses and other special reducers for cement industry, as well as high-precision reducers for industrial robots. Source: Chinese Government Website, Wanlian Securities Research Institute   3.4 Investment and Development Recommendations Precision reducers, as core components of robotics, are poised to unlock a multi-billion-dollar market by 2030 as humanoid robots from Tesla, Figure, Yushu Technology, and Zhiyuan Robotics enter mass production. The harmonic reducer segment stands out as the most promising, with the strongest growth momentum. Meanwhile, domestic manufacturers are making breakthroughs in precision reducer technology, accelerating the substitution of foreign products. Leading Chinese firms in this field are well-positioned to capitalize on these opportunities. Investors should focus on top domestic players specializing in harmonic reducers and precision planetary reducers, which are poised to integrate into major humanoid robot supply chains.   Furthermore, to advance domestic production, we must prioritize breakthroughs in core technologies and overcome critical ‘bottleneck’ challenges. To strengthen foundational R&D investments, we encourage enterprises, universities, and research institutions to jointly establish R&D platforms. The focus will be on overcoming core technologies such as advanced materials (e.g., high-end gear steel and flexible materials), precision machining processes (e.g., forming techniques for harmonic reducer flexible wheels and grinding techniques for RV reducer cycloidal wheels), and transmission design (e.g., low-return-gap and high-efficiency structures). This initiative aims to narrow the gap with global industry leaders like Harmonic Drive and Nabtesco in terms of precision, lifespan, and reliability. For instance, companies such as Green Harmonic and Ring Motion Technology are supported to sustain R&D investments, pushing the performance limits of harmonic and RV reducers. To address emerging demands like humanoid robots, we proactively invest in lightweight and highly integrated reducers. Meanwhile, we strengthen patent portfolios to mitigate international infringement risks and build technological barriers through independent innovation. 3.5 Risk Warning 1) Risk of intensified market competition: As the humanoid robot market expands, the precision reducer industry may see more new entrants. Meanwhile, the global industry leader, which holds a dominant position, might adopt aggressive strategies against competitors. This could lead to fiercer competition, potentially reducing corporate profitability due to price wars. 2) Risk of underperformance in humanoid robotics: Currently in the early stages of development, humanoid robots face significant uncertainties. Should future performance fall short of expectations, this could adversely affect the overall demand for precision reducers, a core component of these robots. 3) Risk of underperformance in industrial robot demand growth: Should downstream sectors like automotive and 3C (consumer electronics) fail to meet expected demand growth, this could adversely affect the future performance of precision reducer manufacturers. 4) Risks of domestic precision reducer replacement falling short of expectations: Currently, Chinese manufacturers of precision reducers still lag significantly behind foreign industry leaders in technology. Without technological breakthroughs, the domestic substitution process may fall short of expectations, potentially impacting the performance growth of domestic precision reducer enterprises.  

Development Status and Challenges of Transmission Assembly As a power transmission system in electric drive, the reducer can reduce speed and increase torque to meet the normal power demand of users. It mainly includes gear system, bearing, differential, housing and other accessories. The key attributes and performance requirements are space size, weight, efficiency and NVH.   Current electric drive reducers predominantly feature a single-speed, two-stage parallel shaft design, which offers a simple structure and high cost-effectiveness, making it the undisputed mainstream solution. However, as users increasingly demand more space and range in vehicles, the pressure on various subsystems grows significantly. As a critical component, electric drive reducers now face substantial challenges in space, weight, and efficiency. Leading OEMs and international powertrain giants are actively exploring innovative architectures, such as planetary gear arrangements.   Currently, planetary gear mass-production models are predominantly found in mid-to-high-end vehicles from international brands like Audi e-tron, Jaguar Land Rover I-Pace, and Lucid Air. In China, only the Jike brand and select Geely models will adopt this technology starting in 2024. Meanwhile, the passenger car planetary gear supply chain market is almost entirely dominated by global giants such as Schaeffler and ZF. Domestic manufacturers like Xingqu are actively expanding their presence in this field. Moving forward, coaxial planetary gears are expected to gain significant market traction, particularly in mid-to-high-end vehicle segments.   The requirement for high compactness in transmission systems   ▶ present situation   As a key powertrain component, the electric drive greatly affects the vehicle layout. With the increasing demand of the public for the interior space and luggage compartment space, and the platformization of the vehicle and powertrain, the powertrain is required to have a high adaptability to the vehicle layout.   Therefore, the space and regularity of the electric drive are required to be higher. As shown in the figure below, the size of the transmission system directly affects the X direction (longitudinal direction of the vehicle) of the electric drive, and then affects the space in the car or the space in the luggage compartment.     Figure 1 Schematic diagram of transmission system layout Source: Public information   The current transmission system predominantly employs parallel shaft configurations, where the X-axis dimensions are directly influenced by the distance between the input and output shafts. Industry standards for X-axis dimensions are generally as outlined in the table below. Although planetary gearboxes currently hold a small market share, their demand is projected to grow significantly in the future. Schaeffler, a leading advocate of planetary gearboxes, has developed models with X-axis dimensions 30% to 40% smaller than traditional parallel shaft systems. Table 1 X dimensions in the industry torque output <3000Nm 3000-4000Nm 4000-5000Nm X-axis dimension <400mm 400-600mm 460-480mm     ▶ throw down the gauntlet   The current transmission system compresses the space to the extreme. After reducing the center distance, it faces risks of shaft-to-tooth strength and NVH (Noise, Vibration, and Harshness).   The reduced center distance imposes constraints on macroscopic parameters of the gear teeth, including module limitations, root bending risks, and tooth surface contact strength challenges. Furthermore, the heightened torque response and frequent regenerative braking demands in new energy vehicles impose stricter strength requirements on gear teeth and differentials. Optimization is required in material selection, heat treatment processes, and surface strengthening techniques.   The need for lightweight transmission systems   ▶ present situation   For new energy vehicles, particularly pure electric models, range is a key concern for users, while weight significantly impacts driving range. The electric drive accounts for approximately 5% of the total vehicle weight, with the transmission system making up about 50% of the electric drive’s weight. Since the transmission system’s weight directly affects both cost and dimensions, low weight is also a critical requirement for the electric drive.   Currently, parallel shaft reducers dominate the market with over 95% adoption, where weight correlates with output torque as shown in the table below. The Zhi Ji L7/L6 series features magnesium-aluminum alloy housings, achieving 30% lighter weight than conventional aluminum alloy housings. Although planetary gearboxes currently hold a small market share, their demand is projected to grow significantly. As a pioneer in planetary gear reducer technology, Schaeffler’s solutions reduce weight by 30% to 40% compared to traditional parallel shaft reducers. Table 2 Relationship between weight and output torque of single reducer torque output <3000Nm 3000-4000Nm 4000-5000Nm Weight (dry weight) <25kg 25-30kg 30-35kg ▶ throw down the gauntlet   To meet the demand for lightweight transmission systems, reducers are typically optimized through structural design and material selection. Structural optimization directly reduces material usage, but this approach also introduces risks of strength and reliability, as well as NVH (Noise, Vibration, and Harshness) issues. While magnesium-aluminum alloy housings are cost-effective, they suffer from high-temperature creep and poor stiffness, which further exacerbates NVH risks.   The need for efficient transmission   ▶ present situation   Another critical factor affecting vehicle range is electric drive efficiency. Beyond CLTC (China’s New Energy Vehicle Testing and Certification) standards, high-speed constant-speed efficiency has become a key concern for users. Common high-speed driving conditions like 100 km/h and 120 km/h require high-efficiency high-speed transmission systems with low torque output. Key considerations include transmission architecture, shaft layout, bearing selection, gear precision, housing cavity design, and lubricant choice.   With OEMs adopting assembly applications, refined operational conditions, and advancements in component technologies, the CLTC efficiency of gearboxes has been steadily improving. Before 2020, the CLTC efficiency was generally around 97%, with some manufacturers achieving 97.5%. For instance, XPeng Motors’ G9 (2022 model) demonstrated a measured CLTC efficiency exceeding 97.5%, while the G6 (2023 model) reached 97.6%.   ▶ throw down the gauntlet   At present, the high efficiency reducer is basically through reducing the torque loss and reducing the speed loss.   Reduce torque loss by improving gear meshing precision, reducing tooth surface roughness and slip rate, and using low rolling resistance ball bearings.   Reducing speed loss: The dry oil pan minimizes oil agitation loss, and low-viscosity lubricants are recommended.   The high meshing precision and low tooth surface roughness will put forward higher requirements for the shaft gear machining technology and production rhythm, and also mean higher production cost. The protection ability of the shaft gear bearing will be reduced when low viscosity lubricating oil is selected, which brings higher challenge to the reliability of the shaft gear bearing.   The need for low-noise transmission   ▶ present situation   As consumers increasingly prioritize vehicle quietness, the lack of engine noise masking in electric drive systems makes their noise more noticeable. Moreover, the noise from electric drive gearboxes typically falls within the mid-to-high frequency range that users can easily perceive. With recent advancements in domestic vehicle manufacturing processes and material quality, the overall sound quality of vehicles has significantly improved, which has further accentuated the whistling noise from electric drive systems.   In modern drivetrain systems, NVH issues have expanded beyond shaft-to-tooth squealing. Customers now prioritize ride comfort and acoustic quality, while also noticing clunking noises and jerky transitions during torque shifts. This reflects the growing complexity of NVH challenges in automotive engineering.   In standard transmission systems, the semi-damp chamber typically produces an average noise level of 5 decibels (dB) at 1 meter distance and around 70dB(A) under full torque conditions, with some manufacturers achieving noise levels below 65dB(A).   ▶ throw down the gauntlet   Compared to conventional vehicles, new energy vehicles face greater NVH (Noise, Vibration, and Harshness) development challenges due to the absence of the masking effect from internal combustion engines and users’ growing demand for cabin quietness. The transmission system noise in these vehicles predominantly involves mid-to-high frequency sounds that are particularly sensitive to human ears. With numerous rotating components and significant challenges in mass production and assembly stability, transmission noise has become a major source of customer complaints.   NVH (Noise, Vibration, and Harshness) is a subjective perception closely tied to cost considerations. As user expectations vary across different vehicle segments, establishing NVH development objectives must first align with the vehicle’s positioning and target user demographics. The resolution of NVH issues spans the entire vehicle development lifecycle. Once identified, the process involves testing, analysis, computational simulations, problem categorization, solution formulation, and validation. Beyond a robust development process, hands-on experience plays a pivotal role in addressing these challenges.   To address transmission system squealing, structural excitation is the root cause, while path control is equally critical. NVH improvement strategies targeting both source and path often conflict with lightweighting requirements while driving up costs. Beyond the inherent complexity and evolving demands of NVH challenges, achieving multidimensional balance between NVH mitigation measures, lightweighting, and cost control poses a significant decision-making challenge for OEMs and suppliers at all levels.   The Development Status and Challenge of Gear   1.The high-speed rotation requirement of gears   ▶ present situation   High-speed gears have been widely adopted in new energy vehicles, primarily for their ability to transmit power stably at high speeds. Their application involves multiple aspects including material selection, design, manufacturing, and lubrication. The gear speed in new energy vehicles has evolved from 12,000 rpm to over 20,000 rpm, and is now trending toward 30,000 rpm and beyond.   The development of high-speed gears has raised higher requirements for gear design, material selection, and manufacturing, especially in terms of controlling gear lifespan, lubrication, heat dissipation, and NVH (Noise, Vibration, and Harshness).   ▶ throw down the gauntlet   Reliability: High-speed operation accelerates tooth surface contact fatigue, fretting fatigue, and stress concentration, leading to premature gear failure. Currently, materials such as 20MnCr5 are selected for gears, which offer higher strength, better toughness, and superior heat treatment and processability.   Lubrication & Heat Dissipation: At high rotational speeds, gears experience higher linear velocities, resulting in increased heat generation during meshing and hindering oil film formation, thereby elevating the risk of gear failure. This also poses greater challenges in gear design, requiring stricter specifications for anti-caking properties, slip rates, and linear velocities. A well-designed tooth profile is particularly critical, while the selection of lubricants and proactive lubrication of gears are equally vital.   Dynamic balancing: As the rotational speed increases, the impact of dynamic balancing factors on the NVH of electric drives gradually intensifies, and the dynamic balancing requirements for shaft-to-tooth components become more stringent. Currently, all shaft-to-tooth components now include dynamic balancing inspection requirements.   Gear NVH: The expanded torque, speed, and rotational frequency ranges at high gear speeds significantly increase NVH control complexity. This raises challenges in managing gear excitation and vehicle transmission paths, requiring coordinated design of both electric drive sound packages and vehicle sound packages, along with vibration and noise isolation for structural pathways. At higher speeds, the torque and speed ranges broaden considerably, while the corresponding rotational frequency range nearly doubles, substantially complicating NVH control. As a result, acoustic packages have become a standard feature in electric drive systems.   Gear manufacturing: The precision requirements for gears are becoming increasingly stringent. Currently, the industry is transitioning from the national standard grades 5-6 to grades 5 and above, making the manufacturing process more challenging.   The requirement for high gear ratios   ▶ present situation   With the development of motor performance, the peak speed of motor is gradually increased, the limit of the maximum speed is gradually improved, and the limit of the gear ratio is gradually released.   Considering the vehicle acceleration and electric drive economy, increasing the speed ratio can quickly improve the wheel-end torque of the vehicle, and reduce the volume of the motor to achieve the economic index.   As the peak speed of the motor approaches 20,000+, the gear ratio is also showing a gradual increasing trend. For example, Huichuan has mass production projects with a gear ratio> 12, and Huawei has mass production projects with a gear ratio> 13. Designs with gear ratios above 13 are gradually becoming the norm.   ▶ throw down the gauntlet   The application of high-speed ratio gears has increased the difficulty in both gear performance and manufacturing.   NVH performance: High-speed ratio gears typically generate more noise and vibration, and their design, material selection, and manufacturing pose greater technical challenges.   In terms of reliability, high speed ratio gear needs to bear larger torque and speed, and the linear speed of gear meshing is also larger, which puts forward more strict requirements on the reliability index of bending and contact.   Material: With the increase of the speed and torque, the performance of the gear material is also required to be higher, which needs to consider the strength and wear resistance.   In the manufacturing, the high speed ratio gear is more sensitive to the gear meshing excitation, which makes the gear require higher precision and consistency.   High NVH requirements for gears   ▶ present situation   Unlike internal combustion engines, new energy vehicles are more sensitive to gear NVH performance, requiring higher NVH standards for gear systems, particularly in terms of transmission smoothness and noise reduction.   Gears are a key power source in electric drive systems. Given their lengthy manufacturing processes and high control complexity, NVH (Noise, Vibration, and Harshness) issues in gears pose a significant challenge for the industry. Industry statistics indicate that 70-80% of aftermarket NVH problems stem from bearings and gears, with gear-related issues accounting for 50-60%. Gear NVH is a major contributor to overall vehicle NVH performance. As high-speed and high-ratio gears become increasingly prevalent, addressing NVH challenges in gears has emerged as the industry’s top priority.   ▶ throw down the gauntlet   Gear NVH involves multiple aspects such as gears, electric drive, chassis, and the whole vehicle. It is a systematic control index with a wide range and great difficulty in control. At the beginning of the design, risks should be identified and controlled in advance from the dimensions of gear design & manufacturing and path.   In gear design, NVH of shaft gear involves many fields, such as gear design, machining, assembly, shell support stiffness, bearing stiffness, shaft gear mode, shell mode, electric drive mode, motor mode, transmission path, acoustic radiation, etc.         Figure 2: Axis-tooth squeal control points Source: Compiled from public data   In gear manufacturing, precision requirements are escalating. While the industry currently adheres to national standard grades 5-6, rising NVH (Noise, Vibration, and Harshness) demands now require specific gear precision metrics to exceed grade 4, posing significant challenges for both accuracy and consistency assurance. Given the lengthy processing cycle and multiple critical stages, stringent controls are essential across all phases—from material selection and blank production to heat treatment, finishing, and gear grinding. Each process requires precise parameter optimization, further complicating manufacturing. Comprehensive monitoring is imperative for NVH-critical parameters including tooth profile orientation, cumulative runout, surface roughness, Fourier analysis, tooth surface waviness, three-dimensional profile, dynamic balance, and grinding patterns.   The Development Status and Challenges of Bearing   High-speed requirements for bearings   ▶ present situation   In 2024, the industry’s bearing requirements generally specify rotational speeds between 16,000 and 23,000 rpm, with some OEMs developing ultra-high-speed motors during pre-research stages that require 30,000 rpm. From the perspective of bearing usage across OEMs,imported brands dominate high-speed bearing applications, while domestic brands are rapidly catching up in both technological development and installation verification.   ▶ throw down the gauntlet   Ultra-high-speed bearings with low friction and temperature rise, using special heat-treated steel balls or low-cost ceramic balls.   High-speed lightweight cage design to suppress the “umbrella effect” in pocket holes, along with the R&D and design simulation of specialized cage materials.   High-speed bearings require higher internal precision, such as roundness, ripple, roughness, profile, runout, etc.     time line 2015-2017 2018-2019 2020-2024 2025 2030 bearing dmN 800,000 1 million 1.5 million 180,000 2 million Example of bearing rotational speed（ unit rpm） 6208→13000 6208→16000 6208→25000 6208→30000 6208→33000 Table 3 Timeline for High-Speed Mass Production of Electrically Driven Bearings (dmN: a rotational speed parameter measured in mm·r/min)   The need for high efficiency in bearings   ▶ present situation   Current electric drive systems predominantly utilize low-friction bearings. For instance, the XPeng XPower 800V electric drive platform employs industry-leading low-friction bearing designs throughout. To balance gearbox design redundancy and cost considerations, most intermediate and output shaft support bearings adopt tapered roller bearing combinations. For optimal operational efficiency, lower-friction deep groove ball bearings (DGBB) paired with cylindrical roller bearings (CRB), or dual-row ball bearings (TBB), would be more suitable.   ▶ throw down the gauntlet   Cone roller bearings deliver lower friction loss through optimized flange convexity design, ultra-precision manufacturing, and nylon cage.   The bearing features miniaturization and custom design, utilizing high-purity steel with specialized heat treatment and coating reinforcement technologies.   Select the optimal bearing efficiency combination based on actual operating conditions, such as DGBB+CRB, TRB, or TBB.   Development demand of insulating bearing   ▶ present situation   With the industry’s widespread adoption of 800V high-voltage platforms for electric drives, power modules in inverters have transitioned from IGBT to SiC, resulting in faster switching speeds. The high dv/dt (voltage-to-current rate) has dramatically increased the risk of electrical corrosion in bearings, demanding enhanced insulation protection. While hybrid ceramic ball bearings currently offer the most ideal insulation, their exorbitant manufacturing costs remain a major industry pain point. Meanwhile, low-cost insulated bushing bearings are being actively developed, with leading manufacturers including SKF, Ensk, Fuji Electric, and Renben.   ▶ throw down the gauntlet   Development of low-cost ceramic ball bearings and localization of ceramic powder supply chain. The insulation bushing bearing is developed with the target insulation impedance of 800Ω@1~5MHz.   time line 2018-2020 2021-2023 2024 2025 and beyond voltage platform 800,000 1 million 1.5 million 180,000 motor bearings ball bearing hybrid ceramic ball bearing The insulation layer has an impedance of 400Ω (1-5MHz). The insulation layer has an impedance of 800Ω (1-5MHz).   Table 4 Voltage Platform and Bearing Selection Trend   Trends and Planning of Transmission System Assembly   The electric drive system is developing towards the multi-objective direction of compact size, low weight, high efficiency and low noise, which provides more space, higher endurance and more comfortable riding environment for the vehicle.   ▶ Development Direction: Coaxial planetary gear technology aligns with the development objectives of electric drive systems and is emerging as the mainstream trend for future electric drive systems, particularly in high-torque electric drive products. To deliver high-performance experiences for users, planetary gears will gradually dominate the market. Both domestic OEMs and Tier1 manufacturers are actively investing in and developing this technology. Core components and processes of planetary gears, such as gear rings, planetary gear mechanisms, planetary carrier stamping, and welding, show significant growth potential.   To meet users’ demands for optimal handling and versatile power output across various scenarios, distributed electric drive systems (including central integrated distributed drive, wheel-side drive, and hub motors) along with multi-speed transmission systems are being deployed in specialized applications, significantly enhancing the user experience across diverse operating conditions and environments. Meanwhile, most small-torque electric drive systems continue to utilize parallel shaft transmission configurations, ensuring optimal cost-performance ratios for end-users.   ▶ Supply Chain and Cooperation Model: With the country’s emphasis on the new energy vehicle industry, compared to the traditional transmission industry, the initial technical threshold and industrialization investment threshold for electric drive systems are both lower, further promoting the continuous development of China’s new energy electric drive system industry. From the initial dominance of the supply chain, it has gradually evolved into a dual-track approach of supply chain plus OEM self-developed and self-manufactured systems. As market competition intensifies and the integration level of electric drive systems continues to improve, the future supply chain will be more closely integrated with OEMs,with clear division of labor, to ensure long-term market stability.   Trends and objectives for high-efficiency transmission systems   With the continuous improvement of efficiency targets, technologies such as ultra-high-precision shaft teeth, low rolling resistance bearings, low oil agitation loss shaft arrangements, active lubricant dry oil pan systems, and ultra-low viscosity lubricants will be progressively adopted. Coupled with the widespread use of coaxial planetary gear reducers, the CLTC efficiency target for transmission systems is expected to exceed 98% by 2024.   Future efficiency gains will transcend isolated upgrades to components or sub-assemblies, focusing instead on system-level optimization and integrated multi-strategy applications. Efficiency metrics will become more granular, with automakers now prioritizing real-world performance metrics like 100km/h and 120km/h steady-state range—beyond the conventional CLTC (China Light-Duty Test Cycle) benchmark—to better align with users’ daily driving needs.     Figure 3 Efficiency levels of electric drive industry reducers in the past three years The trend and objectives of lightweight design   From 2027 to 2030, planetary gear sets are expected to be widely adopted in high-power, high-torque electric drive systems, reducing weight by 30% to 40% compared to current standards. With advancements in new materials (e.g., magnesium-aluminum alloy housings) and manufacturing processes (such as welding differential bolts instead of screws, and stamping die-cast differential housings), the drive system weight is projected to decrease by an additional 5%.     time 2027-2030 torque output <3000Nm 3000-4000Nm 4000-5000Nm Weight (dry weight) <15kg 15-18kg 18-25kg   Table 5 Relationship between Transmission System Weight and Torque Output   Trend and goal of low-noise transmission system   To meet users’ increasingly stringent comfort requirements, the transmission system has progressively enhanced its excitation optimization and path simulation capabilities, with NVH targets varying across different vehicle classes.   Alongside advancements in simulation techniques, NVH research has shifted focus toward user-critical driving conditions. The initial development emphasis has transitioned from 100% torque NVH performance to real-world scenarios like light throttle and steady-state driving.   NVH issues are inherently systemic challenges. As user demands grow, solutions for electric drive NVH problems are evolving from isolated fixes to comprehensive system-level approaches, balancing cost-effectiveness. This includes strategies like noise masking for gear stage background noise, localized acoustic packaging, and frequency-specific optimization of acoustic materials. With continuous advancements in transmission reducer component manufacturing, noise levels in drive systems are progressively decreasing.   The noise standard of the transmission system is 1.5 m average noise, and the target trend prediction is shown in the table below.   Noise of Half-Load Bench at Full Torque Condition time 2024-2027 2027-2030 Low-end model 70dB（A） 68dB（A） Mid-to-high-end car models 65dB（A） 60dB（A） Table 6: Average Noise Trends   Trends and targets of spatial dimensions   In order to meet the demand of larger interior space and platform layout of powertrain, the powertrain is required to be compact and regular in shape, and the transmission is gradually developing from parallel shaft to planetary coaxial arrangement.   The planetary arrangement offers superior spatial dimensions, particularly in the X-axis direction compared to parallel-axis configurations. With equivalent output capacity, the X-axis configuration can reduce the space requirement by approximately 40%.   Axis Gear Trends and Goals   To meet the development of new energy vehicles, the performance requirements for gears are becoming increasingly stringent.   ▶ Lightweighting: With the development of new energy vehicles towards lightweight, gears and transmission systems are also optimized towards smaller volume and lighter mass; structural innovation, small center distance gears and planetary gear reducer configurations have become the industry development trend.   ▶ High-efficiency transmission: To improve the range and overall energy efficiency of new energy vehicles, high-efficiency gears and transmission systems are continuously optimized in terms of conversion efficiency, transmission ratio, and torque density. High-speed and high-ratio gears are becoming the trend.   ▶ High NVH performance requirements: Noise control is critical to the ride comfort of new energy vehicles. High NVH performance gears have become a key control indicator in the development of new energy vehicle gears. The design dimension is controlled in advance, involving multi-dimensional design control such as gear structure, machining, assembly, housing support stiffness, bearing stiffness, shaft-to-tooth modal, housing modal, electric drive modal, motor modal, order avoidance, transmission path, and acoustic radiation.   ▶ Materials and Manufacturing: High-performance materials including high-strength steels, advanced alloys, non-metallics, and composites are being progressively adopted. The precision requirements for gears are increasingly stringent, with national standards mandating Grade 5 or higher precision, and some parameters reaching Grade 4 or higher. A comprehensive control system integrates human, machine, material, method, and environmental factors in gear manufacturing. Strict coordination across all machining processes ensures full sequence precision. The implementation of new technologies such as honing, ultra-finishing grinding, and precision gear manufacturing enhances accuracy while maintaining consistency.   ▶ Because of the tooth tolerance, gear machining error, assembly error, etc., the gear has other order besides the characteristic order, so the control of gear precision is very important.   ​  

In modern industrial systems, transmission gears function as critical mechanical components, much like human joints that connect and drive various equipment. From precision machine tools to massive aero-engines, from everyday vehicles to complex industrial machinery, these gears are ubiquitous, providing a solid foundation for efficient power transmission and precise control.     Global market size According to GII data, the global gear manufacturing market reached $260.8 billion in 2023 and is projected to grow to $385.6 billion by 2030, with a compound annual growth rate (CAGR) of 5.7%. Data from authoritative market research institutions reveals that the global gear market surpassed the 1.3112 trillion yuan threshold in 2023, projected to maintain a 3.8% compound annual growth rate (CAGR) and reach 1.7077 trillion yuan by 2029. This sustained growth reflects robust demand for transmission gears in global manufacturing. With the rise of emerging industries and the modernization of traditional sectors, the transmission gear market demonstrates vast development potential. China market steady growth China’s gear industry has maintained a steady growth pace in recent years. From 2016 to 2022, the annual compound growth rate was 5.9%, with the market size reaching 330 billion yuan in 2022 and further increasing to 346 billion yuan in 2023. As a global manufacturing powerhouse, China boasts a complete industrial system. The booming development of industries such as automobiles, machinery manufacturing, and aerospace has injected continuous vitality into the transmission gear market. Moreover, with the optimization and upgrading of domestic industrial structures and the accelerated development of high-end manufacturing, the transmission gear market is expected to achieve even faster growth.                       Main application areas of transmission gears The core support in the field of industrial machinery In the machine tool industry, gear transmission is extensively utilized in spindle drive systems and feed mechanisms of various equipment such as lathes, milling machines, and planers. Its high-precision speed and torque control capabilities ensure machining accuracy, forming the foundation for precision manufacturing. For lifting machinery, the hoisting and traveling mechanisms require exceptional torque output. Gear transmission’s reliable power transmission ensures stable crane operation under heavy loads. In printing machinery, gear transmission powers drum drives and paper conveying systems, while in textile machinery, it enables synchronized movement and speed regulation of components like spinning and weaving machines. These applications all rely on efficient gear transmission to maintain high production efficiency across industries. The Power Bond in the Automotive Industry Within an automobile engine, critical components like the camshaft and crankshaft rely on gear transmission for power delivery, with their stable and reliable performance ensuring smooth operation. The transmission system achieves flexible gear ratios through precisely engineered combinations of gears, meeting diverse speed and torque demands during acceleration, cruising, and other driving conditions. The differential’s gear mechanism acts as a “balance master” during turns, allowing the left and right wheels to rotate at different speeds to ensure stability and handling. Furthermore, with the advancement of automotive electrification and smart technologies, precision gears are indispensable for cutting-edge components such as EPS, wire-controlled steering, and wire-controlled chassis. High-precision and advanced requirements in the aerospace industry The intricate and critical transmission systems in aircraft engines extensively utilize gear mechanisms. These gears must demonstrate exceptional capabilities to withstand high rotational speeds and substantial torque, while maintaining precise and reliable power delivery. This ensures stable engine operation during high-altitude flights. Similarly, helicopter transmission systems for main and tail rotors employ gear-driven mechanisms. Their efficient power transfer performance provides crucial safeguards for both safe flight operations and agile maneuverability. Application of various robots In robotic motion control, precision gear design integrated with advanced control algorithms enables transmission gears to deliver sensitive and accurate control over all robotic joints, ensuring exceptional stability and precision during complex operations. For instance, in robotic arms, adjusting the gear ratio allows precise control of rotational speed and torque, meeting diverse requirements for grasping, transporting, and other tasks. Moreover, as robots handle varying loads during different tasks, the transmission gears dynamically adjust their output torque to adapt to specific demands—such as increasing torque during heavy lifting to enhance load-bearing capacity. Different types of transmission gears have distinct characteristics and application scenarios. Bevel gears are used to transmit power between parallel shafts, while helical gears reduce noise and vibration to improve transmission smoothness. Conical gears alter the direction of power transmission within robots. Worm gear mechanisms achieve high reduction ratios in confined spaces with self-locking functionality, making them ideal for robotic joints and hand grippers. Widespread application in other fields In the field of medical precision equipment, the precise positioning and low noise of transmission gears facilitate the automation of every step in medical diagnosis and treatment processes. In the field of agricultural machinery, the transmission system of tractors, harvesters and other equipment uses gear transmission to achieve reasonable power distribution and precise speed adjustment, which improves the efficiency and quality of agricultural production. The equipment of mine machinery, such as crusher and conveyor, need strong power transmission. Gear transmission meets the operation demand of mine under harsh working conditions by virtue of its high load capacity. In wind power generation, the gearbox of wind turbines converts the low-speed rotation of the rotor into high-speed rotation through gear transmission, enabling efficient clean energy production.                 Research and Manufacturing Difficulties of Transmission Gear The development and manufacture of transmission gear is a challenging system engineering, which faces many technical difficulties in the aspects of material, design, processing and testing. In material selection and quality control, it is essential to identify materials with high strength, excellent wear resistance, good toughness, and fatigue resistance, while ensuring high stability in material quality to eliminate issues like compositional deviations and internal defects. To address this challenge, companies conduct in-depth research on material properties, closely aligning with the actual operating conditions of gears, and select the most suitable materials through rigorous testing. Additionally, they establish long-term stable partnerships with high-quality material suppliers and strengthen strict inspection and acceptance procedures for raw materials. Furthermore, materials undergo pre-treatment processes such as tempering and normalizing to optimize their microstructure and performance. High-precision design and optimization present equally formidable challenges, requiring meticulous calculation of critical gear parameters including module, tooth count, pressure angle, and tooth width to satisfy stringent requirements for transmission efficiency, load-bearing capacity, and operational stability. Furthermore, engineers must account for complex real-world factors such as thermal deformation and wear during comprehensive optimization. Companies utilize advanced Computer-Aided Design (CAD) and Computer-Aided Engineering (CAE) software to construct precise gear models, conducting multi-phase simulation analyses and iterative optimizations. Through Design of Experiments (DOE) methodologies combined with field testing, design parameters undergo repeated validation and fine-tuning. In precision machining and surface quality control, it is essential to minimize tooth profile errors, tooth direction errors, and cumulative pitch errors while ensuring uniform surface roughness and hardness, and preventing defects such as tool marks or burn marks. Companies utilize advanced equipment like high-precision gear hobbing machines, gear hobbing machines, and gear grinding machines, with regular precision checks and maintenance. By optimizing machining processes, selecting appropriate cutting tools and parameters, and employing multi-step machining with repeated measurement corrections, processing accuracy is enhanced. Additionally, online inspection technology is employed to strengthen quality control during machining, enabling timely detection and correction of errors. The heat treatment process requires precise control of parameters such as temperature, duration, and cooling rate to achieve optimal microstructure and properties, including tooth surface hardness and core toughness. It is essential to prevent deformation during heat treatment to ensure the gear’s precision remains unaffected. Companies utilize advanced equipment like vacuum quenching furnaces and carburizing furnaces to enhance temperature and atmosphere control accuracy. Scientifically designed heat treatment specifications are formulated, with customized optimizations based on factors such as material, size, and shape. Pre-treatment processes like stress-relief annealing are performed before heat treatment, followed by necessary straightening and precision adjustments afterward.                   The Performance Testing and Evaluation System of Transmission Gear Products In order to ensure the quality and performance of the transmission gear, a complete product performance testing and evaluation system is needed. The tooth profile and tooth direction accuracy are measured by the tooth profile error, tooth direction error, circumference cumulative error and so on. The gear measuring center and other precision measuring equipment are used to measure the tooth profile and tooth direction of the gear in all directions, and the error data is obtained, and then the gear precision grade is evaluated. The tooth surface hardness must meet the design requirements to ensure wear resistance and contact strength, while the core hardness should possess sufficient toughness to withstand impact loads. Hardness testers are used to measure both surfaces and the core, with multi-point measurements averaged and the uniformity of hardness distribution verified. Contact fatigue strength and bending fatigue strength are determined through calculations and experiments to establish the gear’s contact fatigue limit and bending fatigue limit, evaluating its fatigue resistance under long-term alternating loads. By conducting gear fatigue tests that simulate actual operating conditions of load and rotational speed, the gear undergoes loading tests. The number of fatigue failure cycles and failure modes are recorded and compared with design standards for analysis. Transmission efficiency is one of the important indexes to measure the performance of gear transmission. Transmission efficiency is calculated by measuring the input power and output power of gear transmission system under different load and speed. The noise level is directly related to the working environment and comfort of the gear transmission system, and is also a key factor in evaluating the performance of gears. In specific environments such as semi-anechoic chambers, equipment like sound level meters is used to measure the noise levels during gear transmission, and the frequency components and sources of the noise are analyzed.                   Analysis of the Enterprise Structure in the Field of Transmission Gear             Well-known companies from abroad Gleason (USA): As a global leader in gear technology solutions, the company operates across gear design, manufacturing, sales, and the R&D and production of related equipment such as honing machines. It also provides design software for gears and power transmission systems, measurement systems, and automation solutions. Gleason’s transmission gears boast exceptional precision, perfectly meeting the demanding requirements of high-end sectors like aerospace and automotive. In aerospace applications, these gears withstand high-speed rotation and heavy loads, with power ranges suitable for high-power transmission scenarios like large passenger aircraft engines. In the automotive sector, they fulfill the power transmission needs of high-performance vehicles. KLINGELNBERG (Switzerland), a global leader in the gear industry, specializes in developing and manufacturing gear processing machines, precision measurement centers for various axisymmetric workpieces, and custom high-precision transmission components. Its transmission gear products are renowned for their high precision and performance, particularly helical bevel gears and cylindrical gears, which are widely used in automotive, marine, and industrial machinery sectors. The company offers a broad power range, from medium-power automotive transmissions to high-power marine propulsion systems, with corresponding premium products available. Kohara (KHK, Japan): A renowned Japanese gear manufacturer specializing in both standard and custom gear solutions, including cylindrical gears, bevel gears, worm gears, and more. Renowned for their precision and consistent quality, these products are widely used in industrial machinery, automation systems, and food processing equipment. The power output varies by product type, yet generally meets the power requirements of most industrial devices and automated production lines. Aisin (Japan): As a Fortune Global 500 company, Aisin excels in automotive transmission gears, holding a leading global market share. Its automatic transmission gears are renowned for their high precision and reliability, precisely meeting the power transmission needs of various vehicle types. The power range spans from economy cars to luxury vehicles. SEW-EURODRIVE (Germany): A globally recognized leader in gear reducer technology, with manufacturing facilities across 52 countries. Its transmission gear products, as essential components of gear reducers, are widely used in various industrial applications. These products feature high efficiency, durability, and low noise, adapting to diverse complex working environments and operational requirements. The product range spans from compact reducers for industrial automation to large-scale gear solutions for heavy machinery, ensuring compatibility across all power applications. Flender (Germany), founded in 1899, is a German industry leader in mechanical transmission systems, particularly dominating the wind power and heavy industry sectors. Acquired by Siemens Electric in 2005, the company offers standardized product lines across various power ranges, featuring modular designs, high interchangeability, and exceptional transmission efficiency. Its transmission gear products are specifically engineered for wind power and heavy industry applications, delivering high strength and reliability to withstand the immense torque of large wind turbines and the heavy-duty loads of industrial equipment. The product range primarily focuses on high-power applications in these sectors. HarmonicDrive (Japan): A global leader in motion control technology, Harmonic Drive’s modular harmonic reducers feature lightweight design, zero gear clearance, and exceptional torque capacity. These innovations power cutting-edge applications including industrial robotics and semiconductor LCD manufacturing systems. While the drive gears are not the most energy-intensive components, their pivotal role in harmonic reducers delivers unmatched precision in high-precision transmission, perfectly meeting the stringent torque and accuracy demands of industrial robots and other precision-driven equipment. Nabtesco (Japan): Jointly holds a 75% global market share in precision reducers with Harmonic Drive, playing a pivotal role in industrial robotics. Its patented two-stage cycloidal reducer features near-zero backlash, minimal transmission error, and exceptional torsional rigidity. The transmission gears, engineered with a unique cycloidal design, deliver high torque capacity. The power range is tailored to industrial robots’ demands—typically medium power with stringent precision and reliability requirements. Bonfiglioli (Italy), founded in 1956, is the leading gear reducer manufacturer in Italy, specializing in gear-driven motors, planetary gear reducers, electric motors, and frequency converters. Renowned for its reliability in power transmission and control systems, the company boasts a global sales network. Its transmission gear products are designed for diverse industrial applications, offering a wide power range—from compact industrial equipment to heavy-duty construction machinery. Rulisi Reducer (Rulisi, Italy): A renowned European brand, 100% locally manufactured in Europe. Featuring multi-face mounting, multiple input shafts, standard IEC flanges, a complete intermediate series, and maintenance-free operation, it offers numerous advantages. Specifically designed for the mixing and injection molding industries, its products are celebrated for exceptional quality and reliability in heavy industrial applications. The transmission gear products can withstand high loads and harsh working conditions, with power ranges primarily targeting large-scale heavy industrial equipment, typically offering medium to high power output. IDC Industries, Inc. is a U.S.-based innovative gear manufacturer and reducer service provider, seamlessly integrating standardized power transmission solutions with customized machining, gear cutting, and gearbox maintenance services. Its transmission gear products are tailored to customer needs, serving diverse industrial applications across a wide power spectrum to meet specific requirements. Bauer Reducer: Founded in 1927, this German company has become the global preferred supplier of high-quality, reliable gear motors and an industry leader in innovative, energy-efficient reducer solutions. Its transmission gear products are widely used in sectors such as light industry, construction machinery, steel, power plants, coal, mining, papermaking, automotive, and ports, with power coverage that fully meets the transmission needs of general equipment in these fields. ZF (Germany): As a global leader in automotive components, ZF boasts cutting-edge expertise in gear transmission technology. It provides transmission system solutions for numerous automotive brands, with products spanning gearboxes and transfer cases, securing a dominant position in the automotive gear transmission market. IMS Gear (IMS Gear SE & Co. KgaA, Germany): Founded in 1863 in the Black Forest region of Germany, it initially served as a subcontractor for the local watch industry, producing precision components. Over time, the company grew and expanded its business into the automotive parts manufacturing sector. After more than 150 years of development, IMS Gear has evolved from a small company focused on gear production into a renowned enterprise in gear and transmission technology, offering outstanding solutions in components, assemblies, and gears. With nine factories worldwide and approximately 3,100 employees, it has production and sales bases in the United States, Mexico, China, Japan, and South Korea. NORD (Germany), founded in 1965, is globally renowned for its professional production and sales of high-quality reducers, motors, frequency converters, and servo control systems, holding a leading position in the international power transmission and control industry. Sumitomo Transmission Technology (Japan): Since its inception in 1939, the company has become synonymous with high-performance and reliable gearboxes through its innovative designs. Its product range spans from small reduction motors (watt-level) to large gearboxes (tens of kilowatts), complemented by a diverse portfolio including frequency converters and various motor types.                 Leading domestic companies Nanjing High Precision Transmission Equipment Manufacturing Group Co., Ltd. (Nanjing High Precision Transmission Equipment) NGC: Founded in 1969 and listed in Hong Kong in 2007. As a recognized leader in China’s gear industry, it has achieved world-leading levels in technology, equipment, and product performance. The company owns a state-recognized enterprise technology center and undertakes multiple major national science and technology projects. Its main products include building materials-specific gearboxes, metallurgy-specific gearboxes, wind power generation gearboxes, and railway locomotive gearboxes, holding an absolute advantage in domestic high-speed heavy-load gearboxes and wind power gearboxes markets. Hangzhou Qianjin Gearbox Group Co., Ltd., founded in 1960, is a key high-tech enterprise under China’s National Torch Program. The company offers a wide range of products, including marine gearboxes, construction machinery transmissions, automotive transmissions, wind power gearboxes, and over a thousand varieties across ten major categories. Its “Qianjin” brand products are popular in more than 30 provinces, municipalities, and autonomous regions in China, and are exported to over 40 countries and regions worldwide, enjoying a strong reputation and significant market share in the industry. China Shipbuilding Industry Corporation Chongqing Gearbox Co., Ltd. is a large state-owned military enterprise specializing in the research, development, and production of high-speed and low-speed heavy-duty gearboxes, affiliated with China Shipbuilding Industry Corporation Limited. The company boasts years of profound R&D and production experience, having undertaken numerous national science and technology breakthrough projects, and has accumulated substantial strength and unique advantages in gear transmission technology for the fields of shipbuilding and military industry. Zhuzhou Gear Co., Ltd., founded in 1958, saw its controlling stake acquired in 2005 through the merger of Weichai Power and Xianghuoju. Since 2010, the company has invested heavily in establishing China’s largest heavy-duty drive axle gear R&D and manufacturing base, which also ranks as Asia’s top facility. Its new energy vehicle (NEV) transmission systems now command over 25% market share, leading the industry. Zhuzhi Company overcame multiple challenges in design, manufacturing, and testing to successfully develop a full range of crawler crane reducers, spanning from 800 N·m to 2 million N·m, achieving complete import substitution. In 2023, its crawler crane reducers ranked first in global market share. In 2022, Zhuchai Company’s yaw pitch reducer—a core component for wind power—was adopted by leading wind energy manufacturers. Double Ring Transmission: Since its establishment in 1980, it has always focused on the research, development, manufacturing, and sales of core mechanical transmission components — gears and their assemblies, and has grown into one of China’s leading professional gear product manufacturers and service providers. The products feature high precision and stable quality, covering multiple fields such as passenger vehicles, commercial vehicles, new energy vehicles, rail transit, non-road machinery, industrial robots, consumer gears, and energy equipment. The products cover a wide range of power outputs, meeting various transmission needs from low to high power. Jingduan Technology: As a professional manufacturer of automotive precision forgings in China, it mainly engages in the research, development, production, and sales of precision forgings such as automotive differential half-shaft gears, planetary gears, and coupling teeth. The differential gears it produces, through precision forging processes, feature high strength and high precision. The product power range primarily focuses on the power intervals required by automotive transmission systems, generally ranging from tens of kilowatts to hundreds of kilowatts. Guomao Co., Ltd. is a leading domestic manufacturer of gear reducers, specializing in general-purpose and high-power models. Its transmission gear products, as critical components of gear reducers, are widely used across various industrial sectors. The gear reducers offer a broad power range, covering everything from low-power applications in small equipment to high-power requirements in large industrial machinery. Zhongda Lide specializes in the R&D, production, sales, and service of critical components for mechanical transmission and control systems. Its core products include precision reducers, speed-reducing motors, and intelligent actuator units, forming an integrated “reducer + motor + drive” product architecture. The company’s transmission gears feature high precision and are primarily used in industrial automation and smart manufacturing equipment. The power range varies across different product models and application scenarios, typically covering the power spectrum commonly required for industrial equipment. Zhongma Transmission specializes in the R&D, production, and sales of automotive transmissions and vehicle gears. Its product portfolio includes manual transmissions, automatic transmissions, and new energy vehicle transmissions, along with corresponding gear systems. The company’s offerings cater to diverse power transmission needs across vehicle types, with a broad power spectrum ranging from low-power household sedans to high-power commercial vehicles. Lan Dai Technology specializes in the R&D, design, development, manufacturing, and sales of powertrain assemblies, transmission components, and die-cast products. Its transmission gear products include automotive transmission gears and engine gears.             Summary In the field of transmission gears, there remains a noticeable gap between domestic and international enterprises. Foreign companies, with their long-standing history and substantial expertise, invest heavily in fundamental research. They possess comprehensive foundational data and advanced specialized design software, leading in the development and application of new materials as well as the design and manufacturing of high-end products. For instance, in high-precision transmission gear applications such as automotive automatic transmissions and high-speed rail drive units, foreign enterprises have achieved technological maturity and hold a dominant position. Chinese enterprises generally lag in fundamental research, with critical technologies and high-end products still heavily reliant on imports. In manufacturing processes, foreign companies utilize gear materials with superior purity and uniformity, advanced heat treatment techniques that effectively control deformation and cracks, along with precision machining tools and equipment. However, domestic manufacturers fall short in gear material quality, heat treatment process stability, and advanced processing equipment, resulting in inferior product precision, reliability, and service life compared to international counterparts. However, thanks to the strong domestic industries driving the supply chain, domestic enterprises have made remarkable progress in recent years and achieved breakthroughs in some areas. In the maritime sector, Hangzhou Gear Group has developed China’s most powerful GWC85/100 marine gearbox, overcoming key challenges including high-torque clutches, heavy-duty sliding bearings, and high-flow hydraulic system design. This innovation delivers significant energy savings and reduced carbon emissions compared to international competitors, while outperforming customer expectations in directional control and noise levels. The group’s independently developed integrated propulsion system incorporates cutting-edge technologies such as adjustable-pitch propellers, remote control, and automated fault diagnosis, achieving full automation in ship navigation and breaking the long-standing foreign technological monopoly. In the field of high-speed rail, in 2014, the “CRH380A Gearbox Drive Device” developed by China CRRC Qishuyan was included in the National Key New Product Plan. In the same year, Chongqing Kairui accepted the invitation from the host manufacturer to start developing high-speed rail gearboxes. In January 2017, it completed the CRCC product certification, and its CW350 (D) gearbox began to be supplied in batches for the “Fuxing” trains. Since then, domestic high-speed rail gearboxes have been continuously upgraded and improved, with their application scope expanding, gradually achieving full coverage of domestic high-speed rail lines. In the construction machinery industry, Zhuzhou Gear Co., Ltd. has overcome multiple challenges in design, manufacturing, and testing to successfully develop a full range of crawler crane reducers, achieving complete import substitution. In 2023, the company maintained its leading position in the global market share for crawler crane reducers. In the field of small precision reducers, domestic companies such as Lüde Harmonic, Shuanghuan Transmission, and Zhitong Technology have achieved collective breakthroughs. Looking ahead, the rapid growth of industries like new energy vehicles, aerospace, and robotics will undoubtedly propel precision gear transmission enterprises to catch up and surpass.

From home appliances to medical devices: The competitive landscape and breakthrough strategies of the plastic gear market from 2025 to 2035.Driven by demand for lightweight components, advancements in polymer technology, and the rapid transformation towards electric vehicles (EVs) and robotics, the global plastic gear market is poised for continued growth until 2035. According to Future Market Insights (FMI), the market was valued at $6.9 billion in 2025 and is projected to reach $11.6 billion by 2035, representing a compound annual growth rate (CAGR) of 5.4%.According to FMI’s report, “Plastic Gear Market Size, Share and Forecast (2025-2035),” the global plastic gear market revenue will grow by $4.7 billion over the next decade, primarily driven by surging demand for energy-efficient, low-noise gear systems in automotive, electronics, and automation applications.>>>> A decade of growth centered on polymer innovation and electric vehicle applications The shift from metal gears to high-performance plastic gears is continuously reshaping the industry landscape. Between 2025 and 2030, the plastic gear market is projected to grow by $2.1 billion, driven by the lightweighting of electric vehicles and the miniaturization of consumer appliances.Between 2030 and 2035, FMI predicts the market will grow by another $2.6 billion, reflecting the deep integration of wear-resistant polymers, precision molding technologies, and sustainable recyclable materials into the smart manufacturing ecosystem.“Plastic gears are gradually becoming a high-load, low-maintenance alternative for harsh environments,” said Nikil Katewald, research analyst at FMI. “Improved thermal stability, fatigue resistance, and injection molding precision are opening up new application scenarios for electric vehicles and robotics.” >>>> A summary of key data in the plastic gear marketindexGlobalforecast dataMarket value in 2025$6.9 billionProjected value in 2035$11.6 billionCompound annual growth rate5.4%mainstream materialsPolyamide66 (accounting for 20.0% of the market share)Dominant core typePlastic cores (accounting for 55.0% of the market share) Main product typesSpur gears (accounting for 30.0% of the market share)>>>> China: The fastest-growing market for plastic gearsFMI’s country-by-country analysis shows that China is a leader in global market expansion. Benefiting from large-scale electric vehicle production, industrial automation, and the development of the electronics manufacturing industry, the Chinese market is projected to grow at a CAGR of 7.3%. In 2025, the Japanese and South Korean markets are valued at $349.8 million and $204.3 million respectively, highlighting the dominant market position in East Asia.India followed closely behind with a compound annual growth rate of 6.8%, driven by the localization of automotive parts, electrical exports, and rising demand for small, durable gear systems in the food processing and medical equipment sectors.>>>>Five core forces driving market expansionLightweighting of electric vehicles: Compared to metal gears, plastic gears can reduce vehicle weight by up to 50%, while also reducing noise and increasing battery range.Advances in polymer technology: Improvements in fillers and lubricants significantly enhance mechanical strength, wear resistance, and temperature resistance.The industrial automation boom: robots and conveyor systems are prioritizing the use of low-inertia, vibration-damping plastic components.Sustainable development focus: Recyclable high-performance plastics align with circular economy regulations.Cost-effectiveness advantages: Injection molding enables large-scale production and has lower maintenance costs than metal gears.>>>> Overview of Plastic Gear Market SegmentationBy material type: In 2025, polyamide 66 led with a 20.0% revenue share, its advantages being superior strength, low friction and fatigue resistance.By core type: Plastic cores account for 55.0% of the market share, featuring weight reduction, noise reduction, and compatibility with precision composite materials.By product type: spur gears account for 30.0% of the market share, and are widely used in electrical and mechanical fields due to their simple structure and high efficiency.By end-use industry: the automotive industry ranks first, followed by electronic and electrical equipment, medical equipment, and food production machinery.>>>> Overview of the Plastic Gear MarketAsia Pacific: The fastest growing region globally – led by China (7.3% CAGR), India (6.8%), Japan and South Korea.Europe: Germany’s compound annual growth rate is 6.2%; Western Europe will account for the majority of the region’s income in 2024.North America: The US market is valued at $2.4 billion in 2025 and will grow steadily at a CAGR of 5.1%.Latin America, the Middle East and Africa: Infrastructure investment in Brazil (5.7% CAGR), Saudi Arabia and South Africa will drive market growth.

Wir verfügen über hocheffiziente, autonome Arbeitsgruppen für die Musterentwicklung, die die Musterherstellung und -lieferung in 15 bis 30 Tagen abschließen können.