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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 nutzt das Untersetzungsgetriebe ein Zahnradsystem, bei dem die Eingangswelle (mit weniger Zähnen) mit dem größeren Zahnrad der Ausgangswelle kämmt. Dadurch wird die hohe Drehzahl des Antriebsmotors 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 Ausführungen 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. 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. Das Nadellagergehäuse enthält 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.  

Als Kraftübertragungssystem in elektrischen Antrieben kann das Untersetzungsgetriebe die Drehzahl reduzieren und das Drehmoment erhöhen, um den üblichen Leistungsbedarf der Nutzer zu decken. Es besteht im Wesentlichen aus Getriebe, 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 sich daher als Standardlösung etabliert hat. Da die Nutzer jedoch zunehmend mehr Platz und Reichweite in Fahrzeugen fordern, steigt der Druck auf die verschiedenen Subsysteme deutlich. 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-Achsen-Abmessungen von 30% bis 40% entwickelt, die kleiner sind als bei herkömmlichen Parallelwellensystemen. Drehmomentausgang <3000 Nm 3000–4000 Nm 4000–5000 Nm X-Achsen-Abmessung <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%. 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 Getriebe 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, neigen jedoch zu Hochtemperaturkriechen und geringer Steifigkeit, 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.  

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.

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 nutzt 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.  

Als Kernkomponente in Getriebesystemen spielen Untersetzungsgetriebe eine zentrale Rolle bei der Reduzierung der Drehzahl und der Erhöhung des Drehmoments. Ihre technische Leistungsfähigkeit bestimmt direkt die Betriebsgenauigkeit und Stabilität nachgeschalteter Anlagen. Im Bereich der humanoiden Robotik zählen Präzisionsgetriebe zu den Schlüsselkomponenten und machen etwa 161.111.111.111 der Kosten aus. Die Übertragungsgenauigkeit und Zuverlässigkeit dieser Getriebe beeinflussen unmittelbar die Flexibilität der Bewegungen humanoider Roboter und ihre Anpassungsfähigkeit an verschiedene Szenarien. Marktanalysen deuten auf eine beschleunigte globale Industrialisierung humanoider Roboter hin, mit einem prognostizierten zusätzlichen Marktvolumen von 10 Milliarden Yuan bis 2030. Da die nationale Politik die Robotikindustrie zunehmend fördert, eröffnet die bevorstehende Massenproduktion humanoider Roboter ein enormes Wachstumspotenzial für Präzisionsgetriebe. Aus technischer Sicht wird der Markt für Präzisionsgetriebe seit Langem von ausländischen Unternehmen dominiert: Harmonic Drive ist mit einem globalen Marktanteil von über 80.111.111.1111 Marktführer im Bereich der Harmonic-Drive-Getriebe. Im Bereich der RV-Getriebe hält das japanische Unternehmen Nabtesco in China einen Marktanteil von über 401.111.111.111 %. Auch der Markt für Präzisionsplanetengetriebe wird hauptsächlich von japanischen und deutschen Herstellern dominiert. Diese Situation unterstreicht nicht nur die Dringlichkeit der Substitution durch heimische Hersteller, sondern setzt auch Maßstäbe für technologische Durchbrüche. Im Hinblick auf die Substitution durch heimische Hersteller haben diese bis 2025 wichtige technologische und marktbezogene Fortschritte erzielt: Der chinesische Markt für Harmonic-Reduziergetriebe erreichte 2023 ein Volumen von 2,49 Milliarden Yuan, mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 16,54 % von 2019 bis 2023. Der Markt für RV-Getriebe in China wird bis 2025 voraussichtlich ein Volumen von 6 Milliarden Yuan erreichen, wobei heimische Hersteller wie Huan Dong Technology ihre technischen Fähigkeiten kontinuierlich auf internationales Spitzenniveau ausbauen. Der globale Markt für Präzisionsplanetengetriebe wuchs von 2020 bis 2024 von 929 Millionen Yuan auf 1,376 Milliarden Yuan, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 10,32 % entspricht. Hochwertige inländische Produkte haben in Schlüsselindikatoren wie Übertragungsgenauigkeit, Wirkungsgrad und Geräuscharmut internationales Spitzenniveau erreicht und konnten in einigen Bereichen Importe ersetzen. Der Lokalisierungsgrad steigt kontinuierlich. In dieser entscheidenden Phase für die Branche haben die wachsende Nachfrage nach humanoiden Robotern und die Fortschritte in der inländischen Getriebetechnologie einen Synergieeffekt erzeugt und den Substitutionsprozess in eine kritische Phase der Implementierung und des Markterfolgs eingeleitet. Vor diesem Hintergrund bietet dieser Bericht eine detaillierte Analyse der Wachstumstreiber, der technologischen Entwicklungen und der Fortschritte bei der Substitution inländischer Produkte im Getriebesektor und liefert wichtige Erkenntnisse für industrielle Forschungs- und Investitionsentscheidungen. Getriebe: Kernkomponenten im Getriebebereich, stetig wachsender Markt. 1.1 Das Getriebe erfüllt die Doppelfunktion der Drehzahlreduzierung und Drehmomentverstärkung und findet breite Anwendung in nachgelagerten Bereichen. Als zentrales Element zwischen Energiequellen und Antriebsmechanismen arbeiten Getriebe durch mehrstufiges Zahnradgetriebe, um die Eingangsdrehzahl zu reduzieren und gleichzeitig das Ausgangsdrehmoment zu erhöhen. Dadurch sind sie in mechanischen Getriebesystemen unverzichtbar. Da die meisten Industriemaschinen unter hoher Last und niedriger Drehzahl arbeiten, wo ein direkter Antrieb durch die Antriebsmaschine unpraktisch ist, sind Getriebe für die optimale Anpassung von Drehzahl und Drehmoment unerlässlich. Durch präzise Übersetzungsverhältnisse reduzieren sie die Eingangsdrehzahl proportional und erhöhen gleichzeitig das Ausgangsdrehmoment, wodurch eine optimale Abstimmung zwischen Leistungsparametern und Lastanforderungen gewährleistet wird. Als Kernelement moderner mechanischer Getriebe bestimmt die Leistung von Getrieben direkt den Wirkungsgrad, die Betriebsgenauigkeit und die Zuverlässigkeit von Energiesystemen. Dies macht sie in kritischen Anwendungen wie Automatisierungsanlagen, Baumaschinen und Transportsystemen unersetzlich. Der chinesische Markt für Getriebe verzeichnet einen stetigen Aufwärtstrend mit einer langfristigen Wachstumsrate von rund 511.111.111.111 %. Laut Daten von Rui Guan Consulting erreichte der Markt im Jahr 2024 ein Volumen von 144,7 Milliarden Yuan, wobei die Wachstumsrate in den letzten Jahren konstant bei etwa 511.111.111.111 % lag. Angesichts des Rückgangs der Arbeitskräfte im Inland und der zunehmenden Alterung der Bevölkerung beschleunigen produzierende Unternehmen den Übergang zu automatisierter Fertigung, um Lohnkosten zu senken und die Produktionseffizienz zu steigern. Dies treibt die Nachfrage nach Kernkomponenten der industriellen Automatisierung, wie beispielsweise Getrieben, direkt an. Gleichzeitig verbessern inländische Getriebehersteller kontinuierlich die Wettbewerbsfähigkeit ihrer Produkte, indem sie fortschrittliche ausländische Technologien einführen, anwenden und weiterentwickeln, die Lokalisierung und Substitution von Produkten vorantreiben und so die Abhängigkeit von ausländischen Technologien schrittweise reduzieren. Die nachgelagerten Anwendungen von Getrieben erstrecken sich über zahlreiche Branchen und spielen eine entscheidende Rolle. Dank ihrer hervorragenden Tragfähigkeit, Zuverlässigkeit, Langlebigkeit und präzisen Drehzahl- und Drehmomentregelung sind Getriebe der Schlüssel zur Effizienzsteigerung ganzer Produktionssysteme in verschiedenen Branchen. Zu ihren Hauptanwendungen zählen Hebe- und Transportwesen, die Zement- und Baustoffindustrie, Robotik, der Schwerbergbau, die Metallurgie und die Energieerzeugung sowie weitere Sektoren der Volkswirtschaft und der Verteidigungsindustrie. Hebe- und Transportwesen, die Zement- und Baustoffindustrie und die Robotik gehören dabei zu den wichtigsten Anwendungsgebieten für Getriebe. Mit Chinas anhaltendem Wirtschaftswachstum und der zunehmenden industriellen Automatisierung steigen das Bruttoinlandsprodukt und die Investitionen in Sachanlagen kontinuierlich. Als wichtige Basiskomponente von Industrieanlagen wächst auch die Marktnachfrage nach Getrieben stetig. 1.2 Getriebe lassen sich in drei Kategorien einteilen: Standard-, Spezial- und Präzisionsgetriebe. Standardgetriebe sind in der Regel breit einsetzbar, Spezialgetriebe werden kundenspezifisch gefertigt, während Präzisionsgetriebe auf hochpräzise Bewegungssteuerung und Positionierung ausgelegt sind. Standardgetriebe sind Getriebe, die primär für mittlere und kleine Anwendungen entwickelt wurden. Sie finden breite Anwendung in Industriegetrieben, Förderanlagen und verwandten Bereichen, bieten jedoch nur eine begrenzte Regelgenauigkeit und decken lediglich die grundlegenden Kraftübertragungsanforderungen der meisten Maschinen ab. Zu den führenden Herstellern zählen SEW, Siemens, Guomao Co., Ltd., Ningbo Dongli, Jiangsu Tailong und Zhongda Lide. Spezialgetriebe: Kundenspezifische Untersetzungsgetriebe, die nach spezifischen industriellen Anforderungen entwickelt werden, typischerweise in großen oder extra großen Ausführungen, können für spezifische Anwendungsszenarien oder Branchenanforderungen optimiert werden, um höhere Leistungsstandards und spezielle Funktionsanforderungen zu erfüllen, wie beispielsweise Getriebe für Windkraftanlagen, metallurgische Getriebe usw. Repräsentative Unternehmen sind unter anderem China High-Speed Transmission, Hangchi Forward, Weili Transmission, Zhongchi und Jinlei Co., Ltd. Präzisionsgetriebe zeichnen sich durch geringes Spiel, hohe Genauigkeit, lange Lebensdauer und außergewöhnliche Zuverlässigkeit aus und sind die bevorzugte Wahl für präzisionskritische Anwendungen wie Robotik und High-End-Werkzeugmaschinen. Führende Hersteller sind unter anderem HAMERNAK, Nabtesco, Lüde Harmonic und Zhongda Lide. Abbildung 4: Getriebe werden in Standard-, Spezial- und Präzisionsgetriebe unterteilt. Standardgetriebe: Diese modularen und in Serie gefertigten Einheiten sind primär für kleine und mittlere Anwendungen konzipiert und finden in verschiedenen Branchen breite Anwendung. Beispiele für Spezialgetriebe: SEW, Siemens, Guomao Co., Ltd., Ningbo Dongli, Jiangsu Tailong, Zhongda Lide und andere. Spezialgetriebe: Diese Getriebe zeichnen sich vorwiegend durch große und extra große Übersetzungsverhältnisse aus und sind meist Sonderanfertigungen und branchenspezifische Produkte. Beispiele für Hochgeschwindigkeitsgetriebe: Hangchi Forward, Weili Transmission, Heavy Teeth, Jinlei Shares. Präzisionsgetriebe: Diese Getriebe zeichnen sich durch geringes Rücklaufspiel, hohe Präzision, lange Lebensdauer und zuverlässige Stabilität aus und werden häufig in anspruchsvollen Bereichen wie Robotik und CNC-Werkzeugmaschinen eingesetzt. Hamernak, Nabotsk, Green Harmonics, Zhongda Lide usw. Quelle: Guomao Co., Ltd. Prospekt, Wanlian Securities Research Institute. Präzisionsgetriebe lassen sich je nach Aufbau und Übertragungsmethode in Harmonic-Reduziergetriebe, RV-Reduziergetriebe und Präzisionsplanetengetriebe unterteilen. ① Harmonic-Reduziergetriebe: Besteht aus einem Wellengenerator, einem flexiblen und einem starren Zahnrad. Vorteile wie kompakte Bauweise, geringes Gewicht, hohe Übertragungsgenauigkeit, ruhiger Lauf und hohes Übersetzungsverhältnis machen es besonders geeignet für Industrieroboter und humanoide Roboter in Branchen wie 3C, Halbleiter und Medizintechnik. Es wird hauptsächlich in Komponenten wie Roboterarmen, -handgelenken und -händen eingesetzt. Zu seinen Nachteilen zählen jedoch geringes Drehmoment, ineffiziente Kraftübertragung und begrenzte Lebensdauer. ② RV-Reduziergetriebe: Dieser zweistufige Mechanismus kombiniert ein Planetengetriebe mit Evolventenverzahnung und ein Planetengetriebe mit Zykloidenritzel. Es zeichnet sich durch hohe Übertragungseffizienz, ruhigen Lauf, hohe Belastbarkeit, ausgezeichnete Steifigkeit und überlegene Stoßfestigkeit aus und wird daher häufig in hochbelasteten Bauteilen von Industrierobotern wie Basen, Armen und Schultern eingesetzt. Zu seinen Nachteilen zählen jedoch die komplexe Struktur, der hohe Fertigungsaufwand und die hohen Kosten. ③ Präzisions-Planetengetriebe: Kompakte Bauweise, bestehend aus Planetenrädern, Sonnenrad und Innenzahnkranz, mit kompakter Struktur, hohem Drehmoment, hohem Wirkungsgrad der einstufigen Übertragung, geringem Gewicht, langer Lebensdauer und Wartungsfreiheit. Es wird hauptsächlich in den Körperdrehgelenken von Robotern mit geringen Präzisionsanforderungen eingesetzt. Seine Einschränkung ist der kleine Bereich des einstufigen Übersetzungsverhältnisses. Abbildung 5: Vergleich der drei Präzisionsgetriebe: Getriebekategorie, Konstruktionsmerkmale, Vorteile, Nachteile, Anwendungsbereich, schematische Darstellung. Harmonisches Getriebe: Die Hauptkomponenten sind der Wellengenerator, das flexible und das starre Gehäuse. Im Betrieb des Getriebes erfährt der Wellengenerator eine kontrollierbare Verformung, und die Kraft wird durch den Eingriff des flexiblen und des starren Gehäuses übertragen. Hohe Übertragungsgenauigkeit, geringes Gewicht und Volumen, ruhiger Lauf, großes Übersetzungsverhältnis. Das Drehmoment ist relativ gering, der Wirkungsgrad niedrig und die Lebensdauer begrenzt. Gelenke in Robotern mit geringeren Lasten, wie Unterarm, Handgelenk und Hand, werden in Bereichen wie Luft- und Raumfahrt, Präzisionsbearbeitungsmaschinen und Medizintechnik eingesetzt. RV-Untersetzungsgetriebe: Es gibt hauptsächlich zwei Arten von Getrieben: Evolventen-Planetengetriebe und Zykloiden-Planetengetriebe. Die Übertragungsgenauigkeit, der Wirkungsgrad und die Stabilität sind hoch, die Tragfähigkeit ist hoch, die Steifigkeit und die Stoßfestigkeit sind gut. Komplexe Struktur, schwierige Herstellung, hohe Kosten und begrenzte Lebensdauer. Der Roboter hat schwere Basen und große Gelenke wie Arm und Schulter. Präzisions-Planetengetriebe: Die kompakte Bauweise umfasst hauptsächlich Planetenräder, Sonnenräder und Innenzahnringe. Präzisions-Planetengetriebe haben typischerweise ein einstufiges Untersetzungsverhältnis von 10 oder weniger, wobei die Anzahl der Untersetzungsstufen in der Regel drei nicht überschreitet. Einstufiges Getriebe mit einem Wirkungsgrad von 97%, leichter Bauweise und einer Lebensdauer von bis zu 20.000 Stunden – wartungsfrei. Das einstufige Getriebe verfügt über einen engen Übersetzungsbereich. Präzisionsgetriebe für mobile Roboter, Anlagen für neue Energien, High-End-Werkzeugmaschinen und intelligente Transportsysteme. Quelle: Kefeng Intelligence IPO-Prospekt, Wanlian Securities Research Institute. Abbildung 6: Vergleich der Parameter dreier Präzisionsgetriebe. Wichtige Indikatoren: Harmonic-Reduziergetriebe, RV-Verzögerer, Präzisionsplanetengetriebe. Wirkungsgrad: >70%1 >80% >95%1. Übertragungsgenauigkeit (≤60°): ≤60°, ≤60°, ≤180°. Übersetzungsverhältnis: 30–160, 30–192,4, 3–512. Lebensdauer (h): >8.000, >6.000, >20.000. Torsionssteifigkeit (N·m/Bogenminute): 1,34–54,09. 20–1.176 10–370 Nenndrehmoment (N··m) 6,6–921 101–6.135 40–1.200 Geräuschpegel (dB) ≤60 ≤70 ≤65 Temperaturanstieg (°C) ≤40 ≤45 ≤30 Quelle: Kefeng Intelligence IPO-Prospekt, Wanlian Securities Research Institute. Präzisionsgetriebe werden in Robotern häufig eingesetzt und machen einen hohen Anteil aus. Sie sind Kernkomponenten von Robotern und tragen maßgeblich zur Kostenstruktur von Industrie- und humanoiden Robotern bei. Ihre Leistung bestimmt direkt die Gesamtleistung des Roboters, weshalb Qualität und Leistung die wichtigsten Auswahlkriterien sind. Getriebe stellen einen erheblichen Teil der Gesamtkosten eines Roboters dar. Laut Daten des China Business Industry Research Institute machen sie 351.111.111.111 der Kosten von Industrierobotern aus. Aufgrund ihrer hohen Kosten sind sie die kostenintensivste Komponente. Daten von Zhiyan Consulting zeigen, dass sie 161.111.111.111 % der Kosten humanoider Roboter ausmachen und damit direkt hinter rahmenlosen Drehmomentmotoren stehen. Dies positioniert sie als Schlüsselkomponente humanoider Roboter. Trotz des rückläufigen Preises für Getriebe, bedingt durch technologische Fortschritte und verschärften Wettbewerb, bleiben sie ein entscheidender Kostenfaktor für Roboter. Globale Getriebehersteller treiben die Kostensenkung kontinuierlich durch technologische Innovationen und skalierte Produktion voran. 2.1 Harmonic-Reduziergetriebe: Roboter als wichtigster Wachstumsmarkt, Green Harmonic erzielt Durchbruch. Das Harmonic-Reduziergetriebe besteht aus drei Hauptkomponenten: einem Wellengenerator, einem flexiblen und einem starren Rad. Durch deren koordiniertes Zusammenspiel erreicht dieses Gerät hohe Untersetzungsverhältnisse und Drehmomente in kompakter Bauweise. Der Wellengenerator treibt die Rotation des starren Rades über die elastische Verformung des flexiblen Rades an und reduziert so effektiv die Drehzahl bei gleichzeitig erhöhtem Drehmoment. Diese Konstruktion macht es besonders geeignet für Präzisionssteuerungsanwendungen und beengte Umgebungen. Der chinesische Markt für Harmonic-Reduziergetriebe expandiert rasant. Diese präzisionsgetriebenen Komponenten sind weit verbreitet. Harmonic-Drive-Getriebe werden in Präzisionsantriebssystemen eingesetzt und finden mittlerweile auch Anwendung in der Robotik, bei High-End-CNC-Werkzeugmaschinen, in der Halbleiterfertigung und in Medizintechnik. Daten des China Business Industry Research Institute zeigen, dass der Markt von 1,35 Milliarden Yuan im Jahr 2019 auf 2,49 Milliarden Yuan im Jahr 2023 wuchs und damit eine beachtliche durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) von 16,54 % erreichte. Bis 2025 wird ein Marktvolumen von 3,32 Milliarden Yuan prognostiziert, mit einer CAGR von 15,47 % im Zeitraum 2023–2025. Der globale Markt für Harmonic-Drive-Getriebe ist durch einen dominanten Marktführer gekennzeichnet, wobei Lüde Harmonic in der heimischen Produktion bahnbrechende Erfolge erzielte. Der Wettbewerb ist weiterhin stark konzentriert, wobei der japanische Hersteller Harmonic Drive mit einem globalen Marktanteil von über 80 % eine führende Position einnimmt. Auf dem chinesischen Markt für Harmonic-Drive-Getriebe im Jahr 2023 wird Harmonic Drive voraussichtlich eine führende Rolle einnehmen. Drive und Lüde Harmonic belegten mit Marktanteilen von 38,71 bzw. 14,51 Marktanteilen den ersten Platz. Unternehmen wie Lai Fu Harmonic, Tongchuan Technology und das japanische Unternehmen Shinboshi Technology bildeten den zweiten Platz mit Marktanteilen von 9,21, 7,31 bzw. 6,71 Marktanteilen. Technologisch ist Harmonic Drive weiterhin Branchenführer, während japanische Hersteller wie Lüde Harmonic durch technologische Durchbrüche und Produktionsprozessverbesserungen in Bezug auf Untersetzungsverhältnisse, Nenndrehmoment, Übertragungseffizienz und Präzision international führendes Niveau erreicht haben. Dieser Fortschritt hat das Technologiemonopol ausländischer Hersteller bei High-End-Harmonikgetrieben gebrochen und importierte Marken nach und nach verdrängt. Diagramm 13: Grundlegende Informationen zu wichtigen in- und ausländischen Herstellern von Harmonikgetrieben Firmenname Registrierungsort Hauptregistrierungsort Hauptproduktkategorien Anwendungsbereiche Harmonic Drive Systems Inc. (HDSI) Japan Harmonische Getriebe, Planetengetriebe, Aktuatoren, Servoantriebe usw. Industrieroboter (vertreten durch Mehrgelenkroboter), Medizintechnik, optische Messgeräte, Kommunikationsgeräte, Druckmaschinen sowie Tiefseeroboter, Luft- und Raumfahrtentwicklung usw. NIDEC (Japan) Japan Motoren, Lüfter, Gebläse, Motorsteuerungen, Getriebe, Förderbänder, optische Geräte, Sensoren, elektronische Geräte, Vorrichtungen, Produktionsanlagen usw. Automobilindustrie, Haushaltsgeräte, Unterhaltungselektronik, Roboter, Logistik, Medizin und Gesundheitswesen, öffentliche Einrichtungen (Transport, Energie, IKT), Handel, Unterhaltung, Industrie usw. Green Harmonic Suzhou, Jiangsu (China) Harmonische Getriebe und Metallkomponenten, motorintegrierte Produkte, Hydraulikprodukte. High-End-Fertigungsbereiche wie Industrieroboter, Serviceroboter, CNC-Werkzeugmaschinen, Medizintechnik, Halbleiterproduktionsanlagen, Anlagen für neue Energien usw. Laifubo Shaoxing, Zhejiang (China) Harmonische Getriebe. Industrieroboter, Serviceroboter, Medizintechnik, hochpräzise Automatisierungsanlagen usw. 2.2 RV-Getriebe: Japanische Unternehmen führen den Markt an, enormes Substitutionspotenzial durch inländische Hersteller. Das RV-Getriebe nutzt einen zweistufigen Reduktionsmechanismus, der ein Evolventen-Planetengetriebe der ersten Stufe mit einem Zykloiden-Planetengetriebe der zweiten Stufe kombiniert. Diese Konstruktion bietet herausragende Vorteile wie einen großen Übersetzungsbereich und einen hohen Wirkungsgrad. Dank seiner robusten Belastbarkeit und überlegenen Steifigkeit eignet es sich ideal als Hochleistungsgetriebe, insbesondere für Industrieroboter, CNC-Werkzeugmaschinen und medizinische Diagnosegeräte, bei denen Übertragungseffizienz, Belastbarkeit und Präzision entscheidende Anforderungen sind. Der Markt für RV-Getriebe wächst kontinuierlich, wobei das Marktwachstum in China den globalen Durchschnitt übertrifft. Sowohl der globale als auch der chinesische Markt für RV-Getriebe verzeichnen ein stetiges Wachstum, vor allem getrieben durch die rasante Entwicklung der industriellen Automatisierung und der intelligenten Fertigung, insbesondere durch die weitverbreitete Anwendung im Bereich der Industrieroboter. Laut Daten von QY Research wuchs der globale Markt für RV-Getriebe von 2018 bis 2023 von 3,43 Milliarden Yuan auf 7,51 Milliarden Yuan, mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von … Laut Daten des Huajing Industry Research Institute stieg der chinesische Markt für RV-Getriebe von 2014 bis 2021 von 1,082 Milliarden Yuan auf 4,295 Milliarden Yuan, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 21,77 % entspricht und damit das globale Durchschnittswachstum übertraf. Prognosen zufolge wird der Markt bis 2025 ein Volumen von 6 Milliarden Yuan erreichen. Das hohe Wachstum des chinesischen RV-Getriebemarktes von 2014 bis 2017 ist hauptsächlich auf den rasanten Anstieg der Installationen von Industrierobotern zurückzuführen. Die Verlangsamung dieses Wachstums von 2018 bis 2019 führte zu einer Stagnation des Marktwachstums. Die erneute Beschleunigung der Industrieroboterinstallationen von 2020 bis 2021 trieb die Nachfrage nach RV-Getrieben jedoch deutlich an. Nabtesco behauptet seine dominante Marktposition im RV-Getriebemarkt. Der Markt für Untersetzungsgetriebe verzeichnet einen deutlichen Aufschwung, da die Bemühungen um inländische Alternativen deutlich an Dynamik gewinnen. Im globalen Markt für Untersetzungsgetriebe ist der japanische Hersteller Nabtesco seit Jahren Marktführer. In Japan dominierte Nabtesco den Markt im Jahr 2020 mit einem Marktanteil von 54,80 %, gefolgt von Sumitomo Heavy Industries (6,60 %) und Zhongda Lide (6,16 %). Von 2021 bis 2023 veränderte sich die Marktlandschaft merklich. Huandong Technology verzeichnete ein starkes Wachstum und steigerte seinen Marktanteil von 5,25 % im Jahr 2020 auf 18,89 % im Jahr 2023. Damit sicherte sich das Unternehmen seine Position als zweitgrößter chinesischer Hersteller. Gleichzeitig sanken die Marktanteile internationaler Hersteller, wobei auch der Anteil von Nabtesco zurückging. 54,80% auf 40,17%. Da Huandong Technology die Importe von Nabtesco schrittweise ersetzt, hat das Unternehmen seine Führungsposition auf dem chinesischen Markt für Roboter-RV-Getriebe weiter gefestigt. 2.3 Präzisions-Planetengetriebe: Asien-Pazifik-Markt als Hauptmarkt, inländische Unternehmen beschleunigen den Aufholprozess. Präzisions-Planetengetriebe, bestehend aus Sonnenrädern, Planetenrädern, Innenrädern und Abtriebswellen, zeichnen sich durch hohe Präzision, hohes Drehmoment, kompakte Bauweise und geringes Gewicht aus. Diese Getriebe überzeugen durch hohe Drehmomentübertragung und geräuscharmen Betrieb und sind daher in industriellen Anwendungen, die hohe Geschwindigkeiten, Präzision und hohe Belastungen erfordern, unverzichtbar. Sie werden in Bereichen wie Werkzeugmaschinenbau, Luft- und Raumfahrt, Landmaschinen und intelligenter Robotik weit verbreitet eingesetzt und sind eine wichtige Komponente der modernen Industrie. Der globale Markt für Präzisions-Planetengetriebe wächst stetig, wobei sich das Wachstum des Inlandsmarktes voraussichtlich beschleunigen wird. Angetrieben durch die Nachfrage in den Bereichen Industrieautomation, Robotik, Luft- und Raumfahrt sowie Präzisionsfertigung, Der Sektor verzeichnete in den letzten Jahren ein stetiges Wachstum. Laut QY Research wird der globale Markt voraussichtlich von 111.121.111.192,9 Millionen US-Dollar im Jahr 2020 auf 111.121.111.111,376 Milliarden US-Dollar im Jahr 2024 anwachsen, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 10,32 % entspricht. Bis 2025 wird ein Marktvolumen von 111.121.111.111,471 Milliarden US-Dollar erwartet. Inländische Präzisionsplanetengetriebe bergen ein erhebliches Substitutionspotenzial. Weltweit sind Präzisionsplanetengetriebe aus Ländern wie Deutschland und Japan für ihre hohe Leistung und Qualität bekannt und führend in Bezug auf Materialien, Designstandards, Qualitätskontrolle, Präzision, Zuverlässigkeit und Lebensdauer. Sie finden breite Anwendung in High-End-Bereichen wie Automatisierungsanlagen, Robotik und Präzisionswerkzeugmaschinen. Zu den wichtigsten Herstellern zählen die japanischen Unternehmen Shinbaku, Newcat und Wittenstein. Inländische Hersteller werden hauptsächlich von Kefeng Intelligent und Newcat vertreten. Im Jahr 2023 waren die fünf führenden Hersteller von Präzisionsplanetengetrieben in China Shinbaku (Japan), Hubei Kefeng (China), Newcat (China), Jingrui Technology (Taiwan, China) und Liming (Taiwan, China) mit Marktanteilen von 20%1, 12%1, 9%1, 7%1 bzw. 5%1, was einen CR5-Wert von 53% ergab. Aktuell haben die inländischen High-End-Präzisionsplanetengetriebe, vertreten durch Kefeng Intelligent, in Bezug auf Kernleistungsindikatoren wie Übertragungsgenauigkeit, Übertragungseffizienz und Geräuschdämpfung internationale Spitzenniveaus erreicht oder sogar erreicht. Sie ermöglichen in einigen Anwendungsbereichen die Substitution von Importen und demonstrieren Wettbewerbsvorteile durch Lokalisierung. Im Vergleich zu internationalen Spitzenstandards weisen inländische Produkte jedoch noch Lücken in Bezug auf Lebensdauer und Produktionskonstanz auf, was kontinuierliche technologische Anstrengungen erforderlich macht. Forschung und Entwicklung sowie Prozessoptimierung treiben umfassende Leistungsverbesserungen voran. Nachfragevolumen und technologischer Durchbruch: Präzisionsgetriebe für den heimischen Markt treten in eine entscheidende Entwicklungsphase ein. 3.1 Die Massenproduktion humanoider Roboter steht kurz bevor und eröffnet damit neue Marktchancen für Präzisionsgetriebe. Humanoide Roboter stehen vor einem bemerkenswerten Wachstum, der Markt wird voraussichtlich rasant expandieren. Ihr enormes Potenzial wird durch technologische Fortschritte, Kostensenkungen und steigende gesellschaftliche Nachfrage befeuert und ermöglicht vielfältige Anwendungen in unterschiedlichsten Branchen – von der industriellen Produktion und Haushaltsdienstleistungen bis hin zur Altenpflege, medizinischen Versorgung und Unterhaltungspädagogik. Diese Roboter werden eine immer wichtigere Rolle bei der Bereitstellung von Unterstützungsleistungen und der Verbesserung der Lebensqualität spielen. Laut dem China Business Industry Research Institute wird der globale Markt für humanoide Roboter bis 2028 voraussichtlich 111.121 Milliarden US-Dollar übersteigen, mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 56,99 % von 2023 bis 2028. Mit zunehmender Intelligenz dieser Roboter wird ihr langfristiges Marktpotenzial exponentiell weiter wachsen. Teslas humanoide Robotik entwickelt sich rasant, Massenproduktion und Kommerzialisierung befinden sich in der Planungsphase. Der Optimus-Roboter des Unternehmens hat eine außergewöhnliche Entwicklungsgeschwindigkeit bewiesen: von der Projektankündigung im August 2021 über die Vorstellung des Prototyps der ersten Generation im September 2022 bis hin zur Markteinführung der zweiten Generation, Optimus-Gen2, im Dezember 2023. Hardware-Upgrades wurden implementiert, mit signifikanten Verbesserungen bei den Kerngelenken, der Komponentenentwicklung und der gesamten Koordinationssteuerung. Diese Verbesserungen haben die Flexibilität und die Einsatzfähigkeit des Roboters erheblich gesteigert und demonstrieren die schnelle Produktiteration, die schnellere Leistungsverbesserungen und Kostensenkungen in der humanoiden Robotik ermöglicht. Optimus ist sowohl für industrielle als auch für Haushaltsanwendungen konzipiert, mit dem Ziel, bis 2026 die Massenproduktion zu erreichen und Dienstleistungen für andere Unternehmen anzubieten. Branchenprognosen gehen davon aus, dass Optimus bis 2026 in die Massenproduktion und den externen Vertrieb eintreten und in verschiedenen Sektoren Anwendung finden wird. Figure AI hat sich die Finanzierung von mehreren Branchenführern und Investoren gesichert und damit ein robustes Wachstum sowohl in der Technologie als auch im Marktpotenzial demonstriert. Anfang März 2024 gab das Unternehmen bekannt, dass Figure AI hat rund 111.112.111.167,5 Millionen US-Dollar von Tech-Giganten wie Amazon-Gründer Jeff Bezos, NVIDIA, OpenAI und Microsoft eingesammelt und wird mit 111.112.111.112,6 Milliarden US-Dollar bewertet. Zu den Investoren gehören auch Intels Risikokapitalarm ILG Innotek, die Samsung Investment Group, Parkway Venture Capital, Align Ventures und Moutoujies ARK Fund. Diese Investitionen bieten nicht nur finanzielle Unterstützung, sondern bestärken auch die technologische Weiterentwicklung und Marktexpansion von Figure AI. Der im August 2024 vorgestellte Figure 02 baut auf der Funktionalität und Ästhetik seines Vorgängers auf und verbessert gleichzeitig die Roboterleistung deutlich. Mit einer neu gestalteten Exoskelettstruktur besticht das Produkt durch ein eleganteres und harmonischeres Erscheinungsbild mit sanfteren Kurven. Kabel und Akkus sind hinter Metallpaneelen verborgen, und die Rechenleistung wurde erheblich gesteigert, sodass der Roboter verschiedene Aufgaben im Alltag autonom ausführen kann. Inländische Hersteller haben ihre Produktpaletten mit unterschiedlichen Merkmalen diversifiziert. Seit Jahren, insbesondere seit 2023, haben Akteure verschiedenster Branchen ihren Markteintritt im Bereich humanoider Roboter beschleunigt. Universitäten, Innovationszentren und diverse Unternehmen haben strategische Schritte unternommen, was zu einer hohen Frequenz neuer Produkteinführungen humanoider Roboter geführt hat. Roboterhersteller wie Ubtech, Yushu und Fourier, Innovationszentren wie das Beijing Humanoid Robot Innovation Center und das Zhejiang Humanoid Robot Innovation Center, Universitäten wie das Robotiklabor der China University of Science and Technology und das Institut für Automatisierung der Chinesischen Akademie der Wissenschaften sowie Automobilhersteller wie XPeng und Chery und internetbasierte Unternehmen wie Xiaomi und Zhiyuan haben allesamt humanoide Roboterprodukte vorgestellt. Aktuell weisen die inländischen humanoiden Roboterprodukte jeweils ihre eigenen einzigartigen Merkmale auf und zeigen eine hohe Wettbewerbsfähigkeit in Schlüsselfunktionen wie Intelligenz und Bewegungssteuerung. Gleichzeitig schreitet die Massenproduktion rasant voran. Bis 2025 wird die humanoide Roboterindustrie in eine neue Entwicklungsphase eintreten, die durch die Finalisierung von Lösungen und die Realisierung der Kleinserienproduktion gekennzeichnet ist. Die Finalisierung von Lösungen deutet darauf hin, dass sich Produktdesign und Funktionalität stabilisieren und die Branche auf die Massenproduktion vorbereiten wird. Für die Großserienproduktion steht die Kleinserienfertigung im Vordergrund, die den Übergang humanoider Roboter von Laboren in breitere kommerzielle Anwendungen markiert und so die Marktnachfrage deckt und industrielle Durchbrüche ermöglicht. Die Massenproduktion humanoider Roboter steht unmittelbar bevor, wobei unterschiedliche Strategien zur Auswahl von Präzisionsgetrieben für ihre Anwendungen verfolgt werden. Teslas humanoider Roboter Optimus nutzt ein Harmonic-Reducer-System, während einige inländische Hersteller entweder Harmonic-Reducer oder Präzisionsplanetengetriebe einsetzen. Harmonic-Reducer bieten kompakte Abmessungen und hohe Präzision, sind aber mit höheren Kosten verbunden. Die Hybridlösung, die Harmonic-Reducer und Präzisionsplanetengetriebe kombiniert, bietet überlegene Steifigkeit und Kosteneffizienz, führt jedoch zu größeren Abmessungen und höherem Gewicht. Die Hardwarekosten bleiben ein entscheidender Faktor für die Kommerzialisierung humanoider Roboter, wobei der Hybridansatz Kostenvorteile aufweist. Marktanalysen zu Präzisionsgetrieben für humanoide Roboter deuten darauf hin, dass dieser aufstrebende Sektor zusätzliche Umsätze in Höhe von mehreren hundert Milliarden generieren könnte. Aktuelle Hersteller verfolgen unterschiedliche technische Ansätze: Tesla verwendet 14 Harmonic-Reducer, Fourier 32 Planetengetriebe, während das Yuanzheng-A2-Modell Planeten- und Harmonic-Reducer kombiniert, ohne die genauen Zahlen anzugeben. Mit dem Beginn der Massenproduktion humanoider Roboter werden aufgrund von Skaleneffekten Preissenkungen bei Präzisionsgetrieben erwartet. Basierend auf Teslas Optimus und vergleichbaren Konfigurationen inländischer humanoider Roboter benötigt ein einzelner humanoider Roboter typischerweise 30 Präzisionsgetriebe. Harmonische Getriebe werden vorrangig für hochpräzise Bereiche wie Schultern und Handgelenke eingesetzt, während Planetengetriebe in Taillen- und Hüftgelenken dominieren und etwa 601.111.111.111 Einheiten des Gesamtvolumens ausmachen. Prognosen für die Auslieferungen im Jahr 2030 unter konservativen (500.000 Einheiten), neutralen (1 Million Einheiten) und optimistischen (1,5 Millionen Einheiten) Szenarien deuten auf ein zusätzliches Marktwachstum von 12,6 bis 28,8 Milliarden Yuan für Präzisionsgetriebe hin, wobei harmonische Getriebe 9 bis 21,6 Milliarden Yuan und Planetengetriebe 3,6 bis 7,2 Milliarden Yuan beitragen werden. Tabelle 29: Weltweite Marktprognose für Präzisionsgetriebe in humanoiden Robotern bis 2030 (Konservativ, Neutral, Optimistisch) Lieferungen (10.000 Einheiten) 50 100 150 Nachfrage nach Harmonic-Reduziergetrieben pro Einheit (Einheiten/Einheit) 18 18 18 Gesamtnachfrage nach Harmonic-Reduziergetrieben (10.000 Einheiten) 900 1800 2700 Preis für Harmonic-Reduziergetriebe (Yuan/Einheit) 1000 900 800 Marktgröße für Harmonic-Reduziergetriebe (100 Mio. Yuan) 90 162 216 Nachfrage nach Präzisionsplanetengetrieben pro Einheit (Einheiten/Einheit) 12 12 12 Gesamtnachfrage nach Präzisionsplanetengetrieben (10.000 Einheiten) 600 1200 1800 Preis für Präzisionsplanetengetriebe (Yuan/Einheit) 600 500 400 Marktgröße für Präzisionsplanetengetriebe (100 Mio. Yuan) 36 60 72 Gesamtmarktgröße für Präzisionsgetriebe für humanoide Roboter (100 Mio. Yuan) 126 222 288 Datenquellen: Harmonic Drive-Prospekt, STAR Market-Prospekt, Wanlian Securities Research Institute 3.2 Die Entwicklung von Industrierobotern treibt das Wachstum der Nachfrage nach Getrieben an, wobei China einen bedeutenden Anteil am Installationsvolumen ausmacht. Die Nachfrage nach Industrieroboteranwendungen im nachgelagerten Markt steigt stetig und treibt das Wachstum von Harmonic-Drive-Getrieben und RV-Getrieben im vorgelagerten Bereich an. In den letzten Jahren hat der globale Markt für Industrieroboter positive Entwicklungstrends in Bezug auf Installationsvolumen, technologische Innovation, Anwendungserweiterung und Markterwartungen gezeigt. Laut IFR-Daten betrug das weltweite Installationsvolumen von Industrierobotern im Jahr 2024 542.000 Einheiten, mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 4,44% von 2017 bis 2024. Im Jahr 2021 war die Wachstumsrate des Installationsvolumens aufgrund des rasanten Wachstums der Branchen für neue Energiefahrzeuge und Unterhaltungselektronik besonders hoch. Die fünf wichtigsten Regionen für weltweite Industrieroboterinstallationen im Jahr 2024 waren China, Japan, die Vereinigten Staaten, Südkorea und Deutschland. Als weltweit größter Markt für Industrieroboter hat China maßgeblich zur Entwicklung der globalen Robotikindustrie beigetragen. Dank des kontinuierlichen Fortschritts in der High-End-Fertigung wird der Trend „Maschine ersetzt den Menschen“ weiter an Fahrt gewinnen, und das Wachstum des Getriebemarktes dürfte sich in den kommenden Jahren weiter verstärken. Chinas Stellung als weltweit größter Markt für Industrieroboter hat der Substitution von Getrieben im Inland einen starken Impuls gegeben. Die Automobil- und Elektronikindustrie sind die Hauptabnehmerbranchen für Industrieroboter. China ist nicht nur der weltweit größte Automobilmarkt und Produktionsstandort, sondern nimmt auch eine Schlüsselposition in wichtigen Produktionsbereichen wie Elektronikgeräten, Batterien, Halbleitern und Mikrochips ein, was dazu beiträgt, dass China zum weltweit größten Markt für Industrieroboter geworden ist. Angetrieben durch die kontinuierliche Einführung von Förderprogrammen für die Industrie und die steigende Marktnachfrage, hat das Installationsvolumen von Industrierobotern in China weltweit zunehmend an Bedeutung gewonnen. Laut IFR-Statistiken stieg das Installationsvolumen von Industrierobotern in China von 15.000 Einheiten im Jahr 2010 auf 295.000 Einheiten im Jahr 2024, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 23,7 % von 2010 bis 2024 entspricht. Der Anteil am Installationsvolumen erhöhte sich ebenfalls von 12,4 % im Jahr 2010 auf 54,4 % im Jahr 2023. Aktuell übersteigt das jährliche Installationsvolumen von Industrierobotern in China das aller anderen Länder zusammen und macht China damit zum weltweit größten Markt für Industrieroboter. Diese Marktstellung hat den Substitutionsprozess von Getrieben im Inland beschleunigt. 3.3 Chinesische Hersteller von Präzisionsgetrieben erzielen kontinuierliche technologische Durchbrüche und beschleunigen so den Substitutionsprozess. Ausländische Unternehmen dominieren den Markt für Präzisionsgetriebe seit Langem, wodurch ein dringender Bedarf an inländischen Alternativen entsteht. Internationale Unternehmen wie Harmonic Drive und Nabtesco haben sich dank ihrer langjährigen technologischen Erfahrung und stabilen Produktqualität über Jahre hinweg eine führende Position im Markt für hochwertige Präzisionsgetriebe erarbeitet, insbesondere im Bereich der Harmonic-Drive- und RV-Getriebe. Gleichzeitig haben sie langfristige und stabile Partnerschaften mit führenden globalen Industrieroboterherstellern wie ABB, Fanuc, KUKA und Yaskawa aufgebaut und ihre Branchenführerschaft weiter gefestigt. Im Gegensatz dazu entwickelte sich Chinas Präzisionsgetriebeindustrie erst später und steht vor der doppelten Herausforderung, dass ausländische Marken Marktanteile dominieren und technologisch hinterherhinken. Die hohen Preise und langen Lieferzeiten ausländischer Präzisionsgetriebe stellen jedoch erhebliche Hemmnisse für die Entwicklung der chinesischen Industrieroboterindustrie dar. Daher sind die Förderung der lokalen Fertigung von Präzisionsgetrieben und die Aufhebung ausländischer Technologiemonopole dringende Aufgaben für die Entwicklung der chinesischen High-End-Anlagenbauindustrie. Mit der kontinuierlichen Verbesserung der unabhängigen Forschungs- und Entwicklungskapazitäten sowie der Produktionskapazitäten inländischer Unternehmen wird erwartet, dass im Inland hergestellte Präzisionsgetriebe ihren Marktanteil schrittweise ausbauen, Kosten effektiv senken und Lieferzeiten verkürzen werden. Dies wird die Gesamtentwicklung der chinesischen Industrieroboterindustrie maßgeblich unterstützen. Die Industriefördermaßnahmen wurden in großem Umfang eingeführt, und der Lokalisierungsprozess schreitet stetig voran. Die Entwicklung von Getrieben ist eng mit der High-End-Fertigungsindustrie verknüpft. Um die Modernisierung und den industriellen Aufschwung Chinas zu fördern, haben der Staat und die zuständigen Behörden eine Reihe von Förder- und Leitlinienrichtlinien erlassen. Diese zielen darauf ab, die Getriebetechnologie in Richtung höherer Präzision, höherer Leistung und höherer Energieeffizienz zu lenken, die Substitution durch inländische Produkte zu fördern und die Abhängigkeit von Importen zu verringern. In den letzten Jahren haben die Regierungsbehörden eine Reihe von Industrierichtlinien zur Förderung der Präzisionsgetriebeindustrie eingeführt, darunter den „14. Fünfjahresplan für die Entwicklung intelligenter Fertigung“ und die „Durchführungshinweise zur Verbesserung der Fertigungszuverlässigkeit“. Diese Richtlinien ermutigen Unternehmen, die Qualität und Produktionskapazität von Präzisionsgetrieben zu verbessern, technische Herausforderungen zu bewältigen und dadurch den Grad der Intelligenz der inländischen Anlagenfertigung zu steigern. Mit der Verkündung und Umsetzung einer Reihe von Industrieanreizprogrammen hat China den Durchbruch bei Kernrobotertechnologien zu einer der Schlüsselstrategien für die nationale wissenschaftliche und technologische Entwicklung erklärt, und die Unterstützung für die Präzisionsgetriebeindustrie wird kontinuierlich ausgebaut. Zukünftig wird sich der Lokalisierungsgrad dank politischer Unterstützung und kontinuierlicher technologischer Fortschritte bei inländischen Präzisionsgetrieben beschleunigen, und es wird erwartet, dass sich ein Marktumfeld herausbildet, in dem inländische Markengetriebe mit internationalen Marken konkurrieren können. Diagramm 34: Relevante Richtlinien in Chinas Getriebeindustrie der letzten Jahre Zeitraum Herausgeber Richtlinienname Hauptabdeckung Dezember 2021 Ministerium für Industrie und Informationstechnologie und sieben weitere Ministerien 14. Fünfjahresplan für die Entwicklung der intelligenten Fertigung Wir werden die Entwicklung intelligenter Fertigungsanlagen energisch vorantreiben, darunter Mikro-/Nano-Wegsensoren, flexible taktile Sensoren, hochauflösende Bildverarbeitungssensoren, Online-Komponentenprüfgeräte, fortschrittliche Steuerungen, hochpräzise Servoantriebssysteme, leistungsstarke und zuverlässige Getriebe, tragbare Mensch-Maschine-Interaktionsgeräte, industrielle Feldpositioniergeräte und intelligente CNC-Systeme. Juni 2023: Fünf Ministerien, darunter das Ministerium für Industrie und Informationstechnologie, veröffentlichen Leitlinien zur Verbesserung der Zuverlässigkeit in der Fertigungsindustrie. Die Zuverlässigkeit wichtiger Spezialkomponenten wie Präzisionsgetriebe, intelligente Steuerungen, Instrumentensteuerungsteile, Sensoren, Quellteile, Detektoren, Probenvorprozessoren, Hochleistungslager, Präzisionszahnräder, hochfeste Verbindungselemente und Hochleistungsdichtungen für Industrieroboter sowie allgemeiner Basisteile wird verbessert. August 2023: Das Ministerium für Industrie und Informationstechnologie und drei weitere Ministerien erarbeiten einen Umsetzungsplan für das Pilotprojekt zur neuen Industriestandardisierung (2023–2035). Im Bereich der Schlüsselkomponentensysteme werden Standards für Motorsteuerungen, Getriebe und andere Antriebsmotorsysteme entwickelt. September 2023: Arbeitsplan des Ministeriums für Industrie und Informationstechnologie und sechs weiterer Ministerien für ein stetiges Wachstum der Maschinenbauindustrie (2023–2024). Wir werden den Bau der im 14. Fünfjahresplan skizzierten Großprojekte beschleunigen. Dazu gehören intelligente Fertigung und Robotik, wichtige technische Ausrüstungen, Fahrzeuge mit alternativen Antrieben und vernetzte Fahrzeuge, Landmaschinen, High-End-Medizintechnik und innovative Arzneimittel. Gleichzeitig wird die Nachfrage nach Industriemaschinen, Instrumenten, pharmazeutischen Anlagen und Industrierobotern kontinuierlich steigen. Dezember 2023: Katalog der Nationalen Entwicklungs- und Reformkommission zur Steuerung der industriellen Umstrukturierung (Ausgabe 2024). Der Katalog ist in drei Kategorien unterteilt: gefördert, eingeschränkt und aussortiert. In der Kategorie „gefördert“ wird die Entwicklung wichtiger Getriebeteile wie Drehrohröfen, Kugellager, Vertikalmühlen, Walzenpressen und anderer Spezialgetriebe für die Zementindustrie sowie hochpräziser Getriebe für Industrieroboter vorgeschlagen. Quelle: Website der chinesischen Regierung, Wanlian Securities Research Institute 3.4 Investitions- und Entwicklungsempfehlungen Präzisionsgetriebe als Kernkomponenten der Robotik werden bis 2030 voraussichtlich einen Milliardenmarkt erschließen, sobald humanoide Roboter von Tesla, Figure, Yushu Technology und Zhiyuan Robotics in die Serienproduktion gehen. Das Segment der Harmonic-Reduziergetriebe erweist sich dabei als besonders vielversprechend und weist die stärkste Wachstumsdynamik auf. Gleichzeitig erzielen inländische Hersteller bahnbrechende Fortschritte in der Präzisionsgetriebetechnologie und beschleunigen so die Substitution ausländischer Produkte. Führende chinesische Unternehmen in diesem Bereich sind bestens positioniert, um diese Chancen zu nutzen. Investoren sollten sich auf die führenden inländischen Anbieter von Harmonic-Reduziergetrieben und Präzisionsplanetengetrieben konzentrieren, die sich in die wichtigsten Lieferketten für humanoide Roboter integrieren werden. Um die inländische Produktion weiter voranzutreiben, müssen wir zudem Durchbrüche in Kerntechnologien priorisieren und kritische Herausforderungen bewältigen. Zur Stärkung der grundlegenden F&E-Investitionen ermutigen wir Unternehmen, Universitäten und Forschungseinrichtungen, gemeinsam F&E-Plattformen aufzubauen. Der Fokus liegt auf der Weiterentwicklung von Kerntechnologien wie fortschrittlichen Werkstoffen (z. B. hochwertigem Zahnradstahl und flexiblen Materialien), Präzisionsbearbeitungsverfahren (z. B. Umformtechniken für flexible Räder von Harmonic-Drive-Getrieben und Schleiftechniken für Zykloidräder von RV-Getrieben) sowie Getriebekonstruktionen (z. B. spielarme und hocheffiziente Strukturen). Diese Initiative zielt darauf ab, den Abstand zu globalen Branchenführern wie Harmonic Drive und Nabtesco hinsichtlich Präzision, Lebensdauer und Zuverlässigkeit zu verringern. So werden beispielsweise Unternehmen wie Green Harmonic und Ring Motion Technology unterstützt, um ihre F&E-Investitionen aufrechtzuerhalten und die Leistungsgrenzen von Harmonic-Drive- und RV-Getrieben zu erweitern. Um neuen Anforderungen wie humanoiden Robotern gerecht zu werden, investieren wir proaktiv in leichte und hochintegrierte Getriebe. Gleichzeitig stärken wir unsere Patentportfolios, um internationale Patentverletzungsrisiken zu minimieren und durch unabhängige Innovationen technologische Markteintrittsbarrieren zu errichten. 3.5 Risikohinweis 1) Risiko eines verschärften Wettbewerbs: Mit dem Wachstum des Marktes für humanoide Roboter ist mit einem Anstieg neuer Marktteilnehmer in der Präzisionsgetriebeindustrie zu rechnen. Gleichzeitig könnte der globale Branchenführer mit seiner dominanten Marktposition aggressive Strategien gegen Wettbewerber anwenden. Dies könnte zu einem verschärften Wettbewerb führen und die Unternehmensrentabilität aufgrund von Preiskämpfen potenziell verringern. 2) Risiko einer unzureichenden Leistung bei humanoiden Robotern: Da sich humanoide Roboter derzeit in einem frühen Entwicklungsstadium befinden, sind sie mit erheblichen Unsicherheiten behaftet. Sollte die zukünftige Leistung hinter den Erwartungen zurückbleiben, könnte dies die Gesamtnachfrage nach Präzisionsgetrieben, einer Kernkomponente dieser Roboter, negativ beeinflussen. 3) Risiko eines unzureichenden Wachstums der Nachfrage nach Industrierobotern: Sollten nachgelagerte Branchen wie die Automobilindustrie und die Unterhaltungselektronikbranche (3C) das erwartete Nachfragewachstum nicht erreichen, könnte dies die zukünftige Leistung der Hersteller von Präzisionsgetrieben negativ beeinflussen. 4) Risiko einer unzureichenden Substitution inländischer Präzisionsgetriebe: Derzeit hinken chinesische Hersteller von Präzisionsgetrieben technologisch noch deutlich hinter ausländischen Branchenführern her. Ohne technologische Durchbrüche könnte der Substitutionsprozess inländischer Produkte hinter den Erwartungen zurückbleiben und potenziell das Leistungswachstum inländischer Präzisionsgetriebeunternehmen beeinträchtigen.  

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, nichtmetallische Werkstoffe 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.  

In modernen Industrieanlagen fungieren Getriebe als kritische mechanische Bauteile, ähnlich wie menschliche Gelenke, die verschiedene Geräte verbinden und antreiben. Von Präzisionswerkzeugmaschinen bis hin zu riesigen Flugzeugtriebwerken, von Alltagsfahrzeugen bis zu komplexen Industriemaschinen – diese Getriebe sind allgegenwärtig und bilden die solide Grundlage für effiziente Kraftübertragung und präzise Steuerung. Weltmarktgröße: Laut GII-Daten erreichte der globale Markt für die Getriebeherstellung im Jahr 2023 ein Volumen von 111.121.111.260,8 Milliarden US-Dollar und soll bis 2030 auf 111.121.111.385,6 Milliarden US-Dollar anwachsen, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 5,7 % entspricht. Daten von renommierten Marktforschungsinstituten zeigen, dass der globale Getriebemarkt 2023 die Marke von 1,3112 Billionen Yuan überschritten hat. Prognosen zufolge wird er mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 3,81 % weiter wachsen und bis 2029 ein Volumen von 1,7077 Billionen Yuan erreichen. Dieses anhaltende Wachstum spiegelt die robuste Nachfrage nach Getrieben in der globalen Fertigungsindustrie wider. Mit dem Aufstieg neuer Branchen und der Modernisierung traditioneller Sektoren birgt der Getriebemarkt ein enormes Entwicklungspotenzial. Der chinesische Getriebemarkt verzeichnete in den letzten Jahren ein stetiges Wachstum. Von 2016 bis 2022 betrug die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate 5,91 %, wobei das Marktvolumen 2022 330 Milliarden Yuan erreichte und 2023 weiter auf 346 Milliarden Yuan anstieg. Als globaler Produktionsstandort verfügt China über ein umfassendes industrielles System. Die rasante Entwicklung von Branchen wie der Automobil-, Maschinenbau- und Luftfahrtindustrie hat dem Getriebemarkt kontinuierlich neue Impulse verliehen. Mit der Optimierung und Modernisierung der heimischen Industriestrukturen und der beschleunigten Entwicklung der High-End-Fertigung wird für den Getriebemarkt zudem ein noch schnelleres Wachstum erwartet. Hauptanwendungsgebiete von Getrieben: Kernfunktion im Bereich der Industriemaschinen. In der Werkzeugmaschinenindustrie werden Getriebe in großem Umfang in Spindelantrieben und Vorschubmechanismen verschiedener Maschinen wie Dreh-, Fräs- und Hobelmaschinen eingesetzt. Ihre hochpräzise Drehzahl- und Drehmomentregelung gewährleistet Bearbeitungsgenauigkeit und bildet die Grundlage für die Präzisionsfertigung. Bei Hebezeugen benötigen die Hub- und Fahrmechanismen ein außergewöhnlich hohes Drehmoment. Die zuverlässige Kraftübertragung von Getrieben gewährleistet einen stabilen Kranbetrieb auch unter hohen Lasten. In Druckmaschinen treiben Getriebe Trommelantriebe und Papierfördersysteme an, während sie in Textilmaschinen die synchronisierte Bewegung und Drehzahlregelung von Komponenten wie Spinn- und Webmaschinen ermöglichen. All diese Anwendungen sind auf effiziente Getriebe angewiesen, um eine hohe Produktionseffizienz in den verschiedenen Branchen zu gewährleisten. Die Kraftübertragung in der Automobilindustrie: In einem Automobilmotor sind kritische Komponenten wie Nockenwelle und Kurbelwelle auf Zahnradgetriebe angewiesen, um ihre Kraft zu übertragen. Deren stabile und zuverlässige Funktion gewährleistet einen reibungslosen Betrieb. Das Getriebesystem erzielt flexible Übersetzungsverhältnisse durch präzise abgestimmte Zahnradkombinationen und erfüllt so unterschiedliche Drehzahl- und Drehmomentanforderungen beim Beschleunigen, Fahren und in anderen Fahrsituationen. Der Getriebemechanismus des Differenzials dient in Kurven als „Ausgleichsmechanismus“ und ermöglicht es den linken und rechten Rädern, sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zu drehen, um Stabilität und Fahrverhalten zu gewährleisten. Mit dem Fortschritt der Fahrzeugelektrifizierung und intelligenter Technologien sind Präzisionszahnräder zudem unverzichtbar für moderne Komponenten wie EPS, drahtgesteuerte Lenkung und drahtgesteuertes Fahrwerk. Hohe Präzision und fortschrittliche Anforderungen in der Luft- und Raumfahrtindustrie: Die komplexen und kritischen Getriebesysteme in Flugzeugtriebwerken nutzen Zahnradmechanismen in großem Umfang. Diese Zahnräder müssen außergewöhnliche Fähigkeiten aufweisen, um hohen Drehzahlen und erheblichen Drehmomenten standzuhalten und gleichzeitig eine präzise und zuverlässige Kraftübertragung zu gewährleisten. Dies sichert einen stabilen Triebwerksbetrieb bei Höhenflügen. Auch die Getriebesysteme von Hubschraubern für Haupt- und Heckrotor verwenden zahnradgetriebene Mechanismen. Ihre effiziente Kraftübertragung bietet entscheidende Sicherheitsvorkehrungen für sichere Flugoperationen und agile Manövrierfähigkeit. Anwendung in verschiedenen Robotern: In der Roboterbewegungssteuerung ermöglicht die präzise Getriebekonstruktion in Kombination mit fortschrittlichen Steuerungsalgorithmen eine feinfühlige und genaue Steuerung aller Robotergelenke und gewährleistet so außergewöhnliche Stabilität und Präzision bei komplexen Operationen. Beispielsweise ermöglicht die Anpassung des Übersetzungsverhältnisses bei Roboterarmen die präzise Steuerung von Drehzahl und Drehmoment und erfüllt damit vielfältige Anforderungen beim Greifen, Transportieren und anderen Aufgaben. Da Roboter bei unterschiedlichen Aufgaben variierende Lasten handhaben, passen die Getriebe ihr Ausgangsdrehmoment dynamisch an die jeweiligen Anforderungen an – beispielsweise durch Erhöhung des Drehmoments beim Heben schwerer Lasten, um die Tragfähigkeit zu steigern. Verschiedene Getriebetypen weisen unterschiedliche Eigenschaften und Anwendungsbereiche auf. Kegelräder werden zur Kraftübertragung zwischen parallelen Wellen eingesetzt, während Schrägverzahnungen Geräusche und Vibrationen reduzieren und so die Laufruhe der Kraftübertragung verbessern. Kegelräder ändern die Richtung der Kraftübertragung innerhalb von Robotern. Schneckengetriebe erreichen hohe Untersetzungsverhältnisse auf engstem Raum mit Selbsthemmungsfunktion und eignen sich daher ideal für Robotergelenke und Handgreifer. Weitverbreitete Anwendung in anderen Bereichen: In der Medizintechnik ermöglichen die präzise Positionierung und der geringe Geräuschpegel von Getrieben die Automatisierung jedes einzelnen Schrittes in der medizinischen Diagnose und Behandlung. In der Landwirtschaft sorgen Getriebe in Traktoren, Mähdreschern und anderen Geräten für eine optimale Kraftverteilung und präzise Drehzahlregelung, was die Effizienz und Qualität der landwirtschaftlichen Produktion steigert. Auch im Bergbau, beispielsweise bei Brechern und Förderbändern, ist eine starke Kraftübertragung erforderlich. Dank ihrer hohen Belastbarkeit erfüllen Getriebe die Anforderungen des harten Minenbetriebs. In der Windenergie wandelt das Getriebe von Windkraftanlagen die langsame Rotordrehzahl mittels Zahnradantrieb in eine hohe Drehzahl um und ermöglicht so eine effiziente Produktion sauberer Energie. Herausforderungen in Forschung und Fertigung von Getrieben: Die Entwicklung und Fertigung von Getrieben stellt eine anspruchsvolle Systemtechnik dar, die mit zahlreichen technischen Herausforderungen in Bezug auf Material, Konstruktion, Verarbeitung und Prüfung verbunden ist. Bei der Materialauswahl und Qualitätskontrolle ist es entscheidend, Materialien mit hoher Festigkeit, ausgezeichneter Verschleißfestigkeit, guter Zähigkeit und Dauerfestigkeit zu identifizieren und gleichzeitig eine hohe Stabilität der Materialqualität zu gewährleisten, um Probleme wie Zusammensetzungsabweichungen und innere Defekte zu vermeiden. Um dieser Herausforderung zu begegnen, führen Unternehmen detaillierte Forschungen zu Materialeigenschaften durch, die eng an die tatsächlichen Betriebsbedingungen von Zahnrädern angepasst sind, und wählen die geeignetsten Werkstoffe durch strenge Tests aus. Darüber hinaus etablieren sie langfristige, stabile Partnerschaften mit qualitativ hochwertigen Materiallieferanten und verstärken ihre strengen Prüf- und Abnahmeverfahren für Rohmaterialien. Weiterhin werden die Werkstoffe Vorbehandlungsverfahren wie Anlassen und Normalisieren unterzogen, um ihre Mikrostruktur und Leistungsfähigkeit zu optimieren. Hochpräzise Konstruktion und Optimierung stellen ebenso große Herausforderungen dar und erfordern die sorgfältige Berechnung kritischer Zahnradparameter wie Modul, Zähnezahl, Eingriffswinkel und Zahnbreite, um die hohen Anforderungen an Übertragungswirkungsgrad, Tragfähigkeit und Betriebsstabilität zu erfüllen. Zudem müssen Ingenieure bei der umfassenden Optimierung komplexe reale Faktoren wie thermische Verformung und Verschleiß berücksichtigen. Unternehmen nutzen fortschrittliche CAD- und CAE-Software, um präzise Zahnradmodelle zu erstellen, mehrphasige Simulationsanalysen durchzuführen und iterative Optimierungen vorzunehmen. Mithilfe von Versuchsplanungsmethoden (DOE) in Kombination mit Feldversuchen werden die Konstruktionsparameter wiederholt validiert und feinabgestimmt. In der Präzisionsbearbeitung und Oberflächenqualitätskontrolle ist es unerlässlich, Zahnprofilfehler, Zahnrichtungsfehler und kumulative Teilungsfehler zu minimieren und gleichzeitig eine gleichmäßige Oberflächenrauheit und -härte zu gewährleisten sowie Defekte wie Werkzeug- oder Brandspuren zu vermeiden. Unternehmen setzen moderne Anlagen wie hochpräzise Wälzfräsmaschinen, Wälzfräsmaschinen und Zahnradschleifmaschinen ein, die regelmäßigen Präzisionsprüfungen und Wartungsarbeiten unterzogen werden. Durch die Optimierung der Bearbeitungsprozesse, die Auswahl geeigneter Schneidwerkzeuge und Parameter sowie den Einsatz mehrstufiger Bearbeitung mit wiederholten Messkorrekturen wird die Bearbeitungsgenauigkeit erhöht. Zusätzlich wird die Online-Inspektionstechnologie eingesetzt, um die Qualitätskontrolle während der Bearbeitung zu stärken und Fehler rechtzeitig zu erkennen und zu beheben. Der Wärmebehandlungsprozess erfordert die präzise Steuerung von Parametern wie Temperatur, Dauer und Abkühlgeschwindigkeit, um ein optimales Mikrogefüge und optimale Eigenschaften, einschließlich Zahnoberflächenhärte und Kernzähigkeit, zu erzielen. Es ist wichtig, Verformungen während der Wärmebehandlung zu vermeiden, um die Präzision des Zahnrads zu erhalten. Unternehmen nutzen moderne Anlagen wie Vakuumhärteöfen und Aufkohlungsöfen, um die Temperatur- und Atmosphärenkontrolle zu verbessern. Wissenschaftlich entwickelte Wärmebehandlungsspezifikationen werden formuliert, mit kundenspezifischen Optimierungen basierend auf Faktoren wie Material, Größe und Form. Vorbehandlungsprozesse wie Spannungsarmglühen werden vor der Wärmebehandlung durchgeführt, gefolgt von den erforderlichen Richt- und Präzisionsjustierungen. Das Leistungsprüf- und Bewertungssystem für Getriebeprodukte: Um die Qualität und Leistungsfähigkeit der Getriebe zu gewährleisten, ist ein umfassendes Produktleistungsprüf- und Bewertungssystem erforderlich. Die Genauigkeit des Zahnprofils und der Zahnrichtung wird anhand des Zahnprofilfehlers, des Zahnrichtungsfehlers, des kumulativen Umfangsfehlers usw. gemessen. Zahnradmesszentren und andere Präzisionsmessgeräte werden eingesetzt, um das Zahnprofil und die Zahnrichtung des Zahnrads in alle Richtungen zu messen, die Fehlerdaten zu erfassen und anschließend die Präzisionsklasse des Zahnrads zu bewerten. Die Oberflächenhärte der Zähne muss den Konstruktionsanforderungen entsprechen, um Verschleißfestigkeit und Kontaktfestigkeit zu gewährleisten, während die Kernhärte ausreichend zäh sein muss, um Stoßbelastungen standzuhalten. Härteprüfgeräte werden eingesetzt, um sowohl die Oberflächen als auch den Kern zu messen, wobei Mehrpunktmessungen gemittelt und die Gleichmäßigkeit der Härteverteilung überprüft wird. Kontakt- und Biegeermüdungsfestigkeit werden durch Berechnungen und Experimente ermittelt, um die Kontakt- und Biegeermüdungsgrenze des Zahnrads zu bestimmen und seine Dauerfestigkeit unter langfristiger Wechsellast zu bewerten. Durch die Durchführung von Zahnradermüdungstests, die reale Betriebsbedingungen hinsichtlich Last und Drehzahl simulieren, wird das Zahnrad Belastungstests unterzogen. Die Anzahl der Lastwechsel und die Ausfallarten werden erfasst und mit Konstruktionsnormen verglichen. Der Wirkungsgrad ist ein wichtiger Indikator für die Leistungsfähigkeit von Zahnradgetrieben. Er wird durch Messung der Eingangs- und Ausgangsleistung des Zahnradgetriebes unter verschiedenen Lasten und Drehzahlen berechnet. Der Geräuschpegel beeinflusst direkt die Arbeitsumgebung und den Komfort des Zahnradgetriebes und ist ebenfalls ein Schlüsselfaktor für die Leistungsbewertung von Zahnrädern. In speziellen Umgebungen wie Halbreflexionskammern werden Schallpegelmesser eingesetzt, um den Geräuschpegel während des Zahnradantriebs zu messen und die Frequenzkomponenten und -quellen zu analysieren. Analyse der Unternehmensstruktur im Bereich Zahnradtechnik: Bekannte internationale Unternehmen: Gleason (USA): Als weltweit führender Anbieter von Zahnradtechnologie-Lösungen ist das Unternehmen in den Bereichen Zahnradkonstruktion, Fertigung, Vertrieb sowie Forschung und Entwicklung und Produktion von zugehörigen Anlagen wie Honmaschinen tätig. Darüber hinaus bietet es Konstruktionssoftware für Zahnräder und Kraftübertragungssysteme, Messsysteme und Automatisierungslösungen an. Die Getriebe von Gleason zeichnen sich durch außergewöhnliche Präzision aus und erfüllen perfekt die hohen Anforderungen von Branchen wie der Luft- und Raumfahrt sowie der Automobilindustrie. In der Luft- und Raumfahrt widerstehen diese Getriebe hohen Drehzahlen und Belastungen und bieten Leistungsbereiche, die für Hochleistungsanwendungen wie große Triebwerke von Passagierflugzeugen geeignet sind. Im Automobilsektor decken sie den Kraftübertragungsbedarf von Hochleistungsfahrzeugen. KLINGELNBERG (Schweiz), ein weltweit führender Getriebehersteller, ist spezialisiert auf die Entwicklung und Fertigung von Zahnradbearbeitungsmaschinen, Präzisionsmesszentren für verschiedene rotationssymmetrische Werkstücke und kundenspezifische, hochpräzise Getriebekomponenten. Die Getriebeprodukte des Unternehmens sind für ihre hohe Präzision und Leistung bekannt, insbesondere Schräg- und Stirnräder, die in der Automobil-, Schiffs- und Industriemaschinenindustrie weit verbreitet sind. Das Unternehmen bietet ein breites Leistungsspektrum, von mittelstarken Automobilgetrieben bis hin zu Hochleistungs-Schiffsantrieben, mit entsprechenden Premiumprodukten. Kohara (KHK, Japan): Ein renommierter japanischer Getriebehersteller, der sich auf Standard- und kundenspezifische Getriebelösungen spezialisiert hat, darunter Stirnräder, Kegelräder, Schneckenräder und mehr. Diese Produkte sind für ihre Präzision und gleichbleibende Qualität bekannt und finden breite Anwendung in Industriemaschinen, Automatisierungssystemen und Lebensmittelverarbeitungsanlagen. Die Leistung variiert je nach Produkttyp, deckt aber im Allgemeinen den Leistungsbedarf der meisten Industrieanlagen und automatisierten Produktionslinien ab. Aisin (Japan): Als Fortune Global 500-Unternehmen ist Aisin führend im Bereich Kfz-Getriebe und hält einen globalen Marktanteil. Die Automatikgetriebe von Aisin sind für ihre hohe Präzision und Zuverlässigkeit bekannt und erfüllen präzise die Kraftübertragungsanforderungen verschiedenster Fahrzeugtypen. Das Leistungsspektrum reicht von Kleinwagen bis hin zu Luxusfahrzeugen. SEW-EURODRIVE (Deutschland): Ein weltweit anerkannter Marktführer in der Getriebetechnik mit Produktionsstätten in 52 Ländern. Die Getriebeprodukte von SEW-EURODRIVE, als wesentliche Komponenten von Getrieben, werden in verschiedenen Industrieanwendungen eingesetzt. Sie zeichnen sich durch hohe Effizienz, Langlebigkeit und geringe Geräuschentwicklung aus und eignen sich für vielfältige komplexe Arbeitsumgebungen und Betriebsanforderungen. Das Produktsortiment reicht von kompakten Getrieben für die Industrieautomation bis hin zu großvolumigen Getriebelösungen für schwere Maschinen und gewährleistet so die Kompatibilität für alle Leistungsanwendungen. Flender (Deutschland), gegründet 1899, ist ein führender deutscher Hersteller von mechanischen Getriebesystemen und insbesondere in den Bereichen Windkraft und Schwerindustrie führend. Das Unternehmen, das 2005 von Siemens Electric übernommen wurde, bietet standardisierte Produktlinien für verschiedene Leistungsbereiche mit modularem Design, hoher Austauschbarkeit und außergewöhnlicher Übertragungseffizienz. Die Getriebeprodukte sind speziell für Anwendungen in der Windkraft und Schwerindustrie entwickelt und bieten hohe Festigkeit und Zuverlässigkeit, um dem immensen Drehmoment großer Windkraftanlagen und den hohen Belastungen industrieller Anlagen standzuhalten. Das Produktsortiment konzentriert sich primär auf Hochleistungsanwendungen in diesen Sektoren. HarmonicDrive (Japan): Als weltweit führender Anbieter von Antriebstechnik zeichnet sich HarmonicDrive mit seinen modularen Harmonic-Drive-Getrieben durch geringes Gewicht, spielfreie Zahnräder und außergewöhnliche Drehmomentkapazität aus. Diese Innovationen treiben Spitzenanwendungen wie Industrieroboter und Halbleiter-LCD-Fertigungssysteme an. Obwohl die Antriebszahnräder nicht die energieintensivsten Komponenten sind, spielen sie in Harmonic-Drive-Getrieben eine zentrale Rolle und gewährleisten so eine unübertroffene Präzision in der Hochpräzisionsübertragung. Sie erfüllen perfekt die strengen Anforderungen an Drehmoment und Genauigkeit von Industrierobotern und anderen präzisionsgetriebenen Anlagen. Nabtesco (Japan): Gemeinsam mit Harmonic Drive hält Nabtesco einen globalen Marktanteil von 751.111.111.111 % im Bereich Präzisionsgetriebe und spielt eine Schlüsselrolle in der Industrierobotik. Das patentierte zweistufige Zykloidgetriebe zeichnet sich durch nahezu spielfreies Getriebe, minimale Übertragungsfehler und außergewöhnliche Torsionssteifigkeit aus. Die Getrieberäder mit ihrer einzigartigen Zykloidkonstruktion ermöglichen ein hohes Drehmoment. Der Leistungsbereich ist auf die Anforderungen von Industrierobotern zugeschnitten – typischerweise mittlere Leistung bei hohen Präzisions- und Zuverlässigkeitsanforderungen. Bonfiglioli (Italien), gegründet 1956, ist der führende Getriebehersteller Italiens und spezialisiert auf Zahnradmotoren, Planetengetriebe, Elektromotoren und Frequenzumrichter. Das Unternehmen ist bekannt für seine zuverlässigen Kraftübertragungs- und Steuerungssysteme und verfügt über ein weltweites Vertriebsnetz. Die Getriebeprodukte sind für vielfältige industrielle Anwendungen konzipiert und bieten einen breiten Leistungsbereich – von kompakten Industrieanlagen bis hin zu schweren Baumaschinen. Rulisi Reducer (Rulisi, Italien): Eine renommierte europäische Marke, hergestellt in Europa. Mit Mehrflächenmontage, mehreren Eingangswellen, Standard-IEC-Flanschen, einer kompletten Zwischenserie und wartungsfreiem Betrieb bietet sie zahlreiche Vorteile. Speziell für die Misch- und Spritzgussindustrie entwickelt, zeichnen sich ihre Produkte durch außergewöhnliche Qualität und Zuverlässigkeit in anspruchsvollen Industrieanwendungen aus. Die Getriebeprodukte sind hochbelastbar und robust und decken mit ihren Leistungsbereichen primär große Industrieanlagen ab, typischerweise mit mittlerer bis hoher Leistung. IDC Industries, Inc. ist ein innovativer Getriebehersteller und Serviceanbieter mit Sitz in den USA. Das Unternehmen integriert standardisierte Kraftübertragungslösungen nahtlos mit kundenspezifischer Bearbeitung, Verzahnung und Getriebewartung. Die Getriebeprodukte werden auf Kundenbedürfnisse zugeschnitten und decken ein breites Leistungsspektrum ab, um spezifische Anforderungen zu erfüllen. Bauer Reducer: Das 1927 gegründete deutsche Unternehmen hat sich zum weltweit bevorzugten Lieferanten hochwertiger, zuverlässiger Getriebemotoren und zu einem Branchenführer für innovative, energieeffiziente Getriebelösungen entwickelt. Die Getriebeprodukte des Unternehmens finden breite Anwendung in Branchen wie der Leichtindustrie, dem Baumaschinenbau, der Stahlindustrie, Kraftwerken, der Kohleindustrie, dem Bergbau, der Papierherstellung, der Automobilindustrie und Häfen. Ihr Leistungsspektrum deckt den gesamten Antriebsbedarf der gängigen Anlagen in diesen Bereichen ab. ZF (Deutschland): Als weltweit führender Automobilzulieferer verfügt ZF über modernste Expertise in der Getriebetechnik. Das Unternehmen bietet Getriebesystemlösungen für zahlreiche Automobilmarken an und sichert sich mit seinem Produktportfolio von Getrieben bis hin zu Verteilergetrieben eine dominante Position auf dem Markt für Automobilgetriebe. IMS Gear (IMS Gear SE & Co. KGaA, Deutschland): Das 1863 im Schwarzwald gegründete Unternehmen produzierte zunächst als Zulieferer für die lokale Uhrenindustrie Präzisionskomponenten. Im Laufe der Zeit wuchs das Unternehmen und erweiterte sein Geschäft auf die Automobilzulieferindustrie. Nach über 150 Jahren Entwicklung hat sich IMS Gear von einem kleinen Unternehmen, das sich auf die Zahnradproduktion konzentrierte, zu einem renommierten Unternehmen in der Getriebetechnik entwickelt, das herausragende Lösungen für Komponenten, Baugruppen und Zahnräder anbietet. Mit neun Werken weltweit und rund 3.100 Mitarbeitern verfügt das Unternehmen über Produktions- und Vertriebsstandorte in den USA, Mexiko, China, Japan und Südkorea. NORD (Deutschland), gegründet 1965, ist weltweit bekannt für die professionelle Produktion und den Vertrieb hochwertiger Getriebe, Motoren, Frequenzumrichter und Servoregelungssysteme und nimmt eine führende Position in der internationalen Antriebstechnik ein. Sumitomo Transmission Technology (Japan): Seit der Gründung 1939 steht das Unternehmen dank seiner innovativen Konstruktionen für leistungsstarke und zuverlässige Getriebe. Die Produktpalette reicht von kleinen Untersetzungsmotoren (im Wattbereich) bis hin zu großen Getrieben (im Kilowattbereich) und wird durch ein vielfältiges Portfolio an Frequenzumrichtern und verschiedenen Motortypen ergänzt. Führende chinesische Unternehmen: Nanjing High Precision Transmission Equipment Manufacturing Group Co., Ltd. (Nanjing High Precision Transmission Equipment) NGC: Gegründet 1969 und seit 2007 in Hongkong börsennotiert. Als anerkannter Marktführer der chinesischen Getriebeindustrie hat das Unternehmen in Technologie, Ausrüstung und Produktleistung weltweit führende Standards erreicht. NGC betreibt ein staatlich anerkanntes Technologiezentrum und führt zahlreiche bedeutende nationale Wissenschafts- und Technologieprojekte durch. Zu den Hauptprodukten zählen Getriebe für Baustoff-, Metallurgie-, Windkraft- und Lokomotivenanwendungen. NGC ist führend auf dem chinesischen Markt für Hochgeschwindigkeitsgetriebe für hohe Belastungen und Windkraftgetriebe. Hangzhou Qianjin Gearbox Group Co., Ltd., gegründet 1960, ist ein wichtiges Hightech-Unternehmen im Rahmen des chinesischen Nationalen Fackelprogramms. Das Unternehmen bietet eine breite Produktpalette mit über tausend Varianten in zehn Hauptkategorien, darunter Getriebe für Schiffe, Baumaschinen, Kraftfahrzeuge und Windkraft. Die Produkte der Marke „Qianjin“ sind in über 30 Provinzen, Städten und autonomen Regionen Chinas beliebt und werden in über 40 Länder und Regionen weltweit exportiert. Sie genießen einen hervorragenden Ruf und einen bedeutenden Marktanteil in der Branche. Die China Shipbuilding Industry Corporation Chongqing Gearbox Co., Ltd. ist ein großes staatliches Rüstungsunternehmen, das sich auf die Forschung, Entwicklung und Produktion von Hoch- und Niedriggeschwindigkeitsgetrieben für schwere Anwendungen spezialisiert hat und zur China Shipbuilding Industry Corporation Limited gehört. Das Unternehmen verfügt über langjährige Erfahrung in Forschung und Entwicklung sowie Produktion, hat zahlreiche nationale Wissenschafts- und Technologieprojekte realisiert und sich im Bereich der Getriebetechnik für den Schiffbau und die Rüstungsindustrie umfassende Kompetenzen und einzigartige Vorteile erarbeitet. Die 1958 gegründete Zhuzhou Gear Co., Ltd. erlangte 2005 durch die Fusion von Weichai Power und Xianghuoju die Mehrheitsbeteiligung. Seit 2010 hat das Unternehmen massiv in den Aufbau von Chinas größtem Forschungs- und Entwicklungszentrum sowie Produktionsstandort für Schwerlast-Antriebsachsen investiert, der gleichzeitig zu den führenden Anlagen in Asien zählt. Seine Getriebesysteme für Fahrzeuge mit alternativen Antrieben (NEV) erreichen einen Marktanteil von über 251.111.111.111 und sind damit branchenführend. Zhuchai Company hat zahlreiche Herausforderungen in den Bereichen Konstruktion, Fertigung und Prüfung gemeistert und erfolgreich ein komplettes Sortiment an Raupenkrangetrieben mit einem Drehmomentbereich von 800 Nm bis 2 Millionen Nm entwickelt, wodurch Importe vollständig ersetzt wurden. Im Jahr 2023 belegten die Raupenkrangetriebe von Zhuchai weltweit den ersten Platz im Marktanteil. Bereits 2022 wurde das Gier- und Nickgetriebe von Zhuchai Company – eine Kernkomponente für Windkraftanlagen – von führenden Windenergieanlagenherstellern übernommen. Double Ring Transmission: Seit der Gründung im Jahr 1980 konzentriert sich das Unternehmen auf die Forschung, Entwicklung, Fertigung und den Vertrieb von mechanischen Getriebekomponenten – Zahnrädern und Getriebebaugruppen – und hat sich zu einem der führenden professionellen Getriebehersteller und -dienstleister Chinas entwickelt. Die Produkte zeichnen sich durch hohe Präzision und gleichbleibende Qualität aus und finden Anwendung in verschiedenen Bereichen wie Pkw, Nutzfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Schienenverkehr, Offroad-Maschinen, Industrieroboter, Konsumgütergetriebe und Energieanlagen. Das Produktportfolio deckt ein breites Leistungsspektrum ab und erfüllt damit unterschiedlichste Getriebeanforderungen von niedrigen bis hin zu hohen Leistungen. Jingduan Technology: Als professioneller Hersteller von Präzisionsschmiedeteilen für die Automobilindustrie in China beschäftigt sich das Unternehmen hauptsächlich mit der Forschung, Entwicklung, Produktion und dem Vertrieb von Präzisionsschmiedeteilen wie Differential-Halbwellen, Planetengetrieben und Kupplungszähnen. Die im Präzisionsschmiedeverfahren hergestellten Differentialgetriebe zeichnen sich durch hohe Festigkeit und Präzision aus. Der Leistungsbereich der Produkte konzentriert sich primär auf die Leistungsintervalle, die in Automobilgetrieben benötigt werden und in der Regel von einigen zehn Kilowatt bis zu mehreren hundert Kilowatt reichen. Guomao Co., Ltd. ist ein führender chinesischer Hersteller von Getrieben und spezialisiert auf Standard- und Hochleistungsmodelle. Die Getriebeprodukte des Unternehmens sind kritische Komponenten von Getrieben und finden breite Anwendung in verschiedenen Industriezweigen. Sie bieten ein breites Leistungsspektrum, das von Anwendungen mit geringer Leistung in Kleingeräten bis hin zu hohen Leistungsanforderungen in großen Industriemaschinen reicht. Zhongda Lide ist spezialisiert auf die Forschung und Entwicklung, Produktion, den Vertrieb und den Service von kritischen Komponenten für mechanische Getriebe- und Steuerungssysteme. Zu den Kernprodukten gehören Präzisionsgetriebe, Untersetzungsmotoren und intelligente Aktuatoren, die eine integrierte Produktarchitektur aus Getriebe, Motor und Antrieb bilden. Die Getriebe des Unternehmens zeichnen sich durch hohe Präzision aus und werden hauptsächlich in der industriellen Automatisierung und in Anlagen für die intelligente Fertigung eingesetzt. Das Leistungsspektrum variiert je nach Produktmodell und Anwendungsszenario und deckt typischerweise den für Industrieanlagen üblicherweise benötigten Leistungsbereich ab. Zhongma Transmission ist spezialisiert auf die Forschung und Entwicklung, Produktion und den Vertrieb von Automobilgetrieben und Fahrzeuggetrieben. Das Produktportfolio umfasst Schaltgetriebe, Automatikgetriebe und Getriebe für Fahrzeuge mit alternativen Antrieben sowie die entsprechenden Getriebesysteme. Das Angebot des Unternehmens deckt vielfältige Anforderungen an die Kraftübertragung in unterschiedlichsten Fahrzeugtypen ab – von Pkw mit geringer Leistung bis hin zu Nutzfahrzeugen mit hoher Leistung. Lan Dai Technology ist spezialisiert auf Forschung und Entwicklung, Konstruktion, Entwicklung, Fertigung und Vertrieb von Antriebsstrangbaugruppen, Getriebekomponenten und Druckgussprodukten. Das Produktportfolio umfasst Getriebe- und Motorzahnräder für Pkw. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass im Bereich der Getriebetechnik weiterhin eine deutliche Kluft zwischen inländischen und internationalen Unternehmen besteht. Ausländische Unternehmen investieren aufgrund ihrer langjährigen Erfahrung und ihres umfassenden Know-hows stark in die Grundlagenforschung. Sie verfügen über umfangreiche Grundlagendaten und fortschrittliche, spezialisierte Konstruktionssoftware und sind führend in der Entwicklung und Anwendung neuer Materialien sowie in der Konstruktion und Fertigung von High-End-Produkten. Beispielsweise haben ausländische Unternehmen bei hochpräzisen Getriebeanwendungen wie automatischen Getrieben für Pkw und Hochgeschwindigkeitszüge technologische Reife erreicht und eine dominante Marktposition inne. Chinesische Unternehmen hinken in der Grundlagenforschung im Allgemeinen hinterher, wodurch kritische Technologien und High-End-Produkte weiterhin stark von Importen abhängig sind. Ausländische Unternehmen nutzen in ihren Fertigungsprozessen Zahnradwerkstoffe mit überlegener Reinheit und Homogenität, fortschrittliche Wärmebehandlungsverfahren zur effektiven Kontrolle von Verformungen und Rissen sowie Präzisionsbearbeitungswerkzeuge und -anlagen. Inländische Hersteller weisen jedoch Defizite in Bezug auf die Qualität der Zahnradwerkstoffe, die Stabilität der Wärmebehandlungsprozesse und die fortschrittliche Bearbeitungsausrüstung auf, was im Vergleich zu internationalen Wettbewerbern zu einer geringeren Produktpräzision, Zuverlässigkeit und Lebensdauer führt. Dank der starken inländischen Industrie entlang der Lieferkette haben chinesische Unternehmen in den letzten Jahren jedoch bemerkenswerte Fortschritte erzielt und in einigen Bereichen Durchbrüche erreicht. Im maritimen Sektor hat die Hangzhou Gear Group Chinas leistungsstärkstes Schiffsgetriebe GWC85/100 entwickelt und dabei zentrale Herausforderungen wie Hochleistungskupplungen, Schwerlast-Gleitlager und ein Hochleistungs-Hydrauliksystem gemeistert. Diese Innovation ermöglicht im Vergleich zu internationalen Wettbewerbern signifikante Energieeinsparungen und reduzierte CO₂-Emissionen und übertrifft gleichzeitig die Kundenerwartungen hinsichtlich Richtungsstabilität und Geräuschpegel. Das eigenständig entwickelte integrierte Antriebssystem der Gruppe nutzt Spitzentechnologien wie Verstellpropeller, Fernsteuerung und automatisierte Fehlerdiagnose, wodurch die Schiffsnavigation vollständig automatisiert und das langjährige ausländische Technologiemonopol gebrochen wird. Im Bereich des Hochgeschwindigkeitsverkehrs wurde 2014 das von China CRRC Qishuyan entwickelte Getriebeantriebsgerät „CRH380A“ in den Nationalen Schlüsselproduktplan aufgenommen. Im selben Jahr nahm Chongqing Kairui die Einladung des Auftraggebers an, mit der Entwicklung von Hochgeschwindigkeitsgetrieben zu beginnen. Im Januar 2017 erhielt das Unternehmen die CRCC-Produktzertifizierung, und die Serienlieferung des Getriebes CW350 (D) für die „Fuxing“-Züge begann. Seitdem wurden die inländischen Hochgeschwindigkeitsgetriebe kontinuierlich weiterentwickelt und verbessert, ihr Anwendungsbereich erweitert und decken nach und nach alle chinesischen Hochgeschwindigkeitsstrecken ab. In der Baumaschinenindustrie hat Zhuzhou Gear Co., Ltd. zahlreiche Herausforderungen in den Bereichen Konstruktion, Fertigung und Prüfung gemeistert und erfolgreich ein komplettes Sortiment an Raupenkrangetrieben entwickelt, wodurch Importe vollständig ersetzt wurden. 2023 behauptete das Unternehmen seine führende Position auf dem Weltmarkt für Raupenkrangetriebe. Im Bereich der kleinen Präzisionsgetriebe haben chinesische Unternehmen wie Lüde Harmonic, Shuanghuan Transmission und Zhitong Technology gemeinsam bedeutende Fortschritte erzielt. Mit Blick auf die Zukunft wird das rasante Wachstum von Branchen wie Elektromobilität, Luft- und Raumfahrt sowie Robotik die Hersteller von Präzisionsgetrieben zweifellos dazu anspornen, aufzuholen und zu übertreffen.

Von Haushaltsgeräten bis hin zu Medizinprodukten: Wettbewerbsumfeld und bahnbrechende Strategien des Marktes für Kunststoffzahnräder von 2025 bis 2035. Angetrieben durch die Nachfrage nach leichten Bauteilen, Fortschritte in der Polymertechnologie und den rasanten Wandel hin zu Elektrofahrzeugen und Robotik, dürfte der globale Markt für Kunststoffzahnräder bis 2035 weiter wachsen. Laut Future Market Insights (FMI) wurde der Markt im Jahr 2025 auf 111.121.111.16,9 Milliarden US-Dollar geschätzt und soll bis 2035 auf 111.121.111.111,6 Milliarden US-Dollar anwachsen, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 5,4 % entspricht. Dem FMI-Bericht „Plastic Gear Market Size, Share and Forecast (2025-2035)“ zufolge wird der Umsatz des globalen Marktes für Kunststoffzahnräder im nächsten Jahrzehnt um 111.121.111.14,7 Milliarden US-Dollar steigen, vor allem aufgrund der stark steigenden Nachfrage nach Energieeffiziente, geräuscharme Getriebesysteme für Automobil-, Elektronik- und Automatisierungsanwendungen. >>>> Ein Jahrzehnt des Wachstums, geprägt von Polymerinnovationen und Anwendungen in der Elektromobilität. Der Wandel von Metallzahnrädern hin zu Hochleistungs-Kunststoffzahnrädern verändert die Branchenlandschaft kontinuierlich. Zwischen 2025 und 2030 wird der Markt für Kunststoffzahnräder voraussichtlich um 111.121.111.12,1 Milliarden US-Dollar wachsen, angetrieben durch den Leichtbau von Elektrofahrzeugen und die Miniaturisierung von Haushaltsgeräten. Zwischen 2030 und 2035 prognostiziert FMI ein weiteres Wachstum um 111.121.111.12,6 Milliarden US-Dollar. Dies spiegelt die tiefe Integration verschleißfester Polymere, Präzisionsformtechnologien und nachhaltiger, recycelbarer Materialien in das Ökosystem der intelligenten Fertigung wider. „Kunststoffzahnräder entwickeln sich zunehmend zu einer hochbelastbaren, wartungsarmen Alternative für anspruchsvolle Umgebungen“, so Nikil Katewald, Forschungsanalyst bei FMI. „Verbesserte thermische Stabilität, Ermüdungsbeständigkeit und Spritzgusspräzision eröffnen neue Anwendungsszenarien für Elektrofahrzeuge und Roboter.“ >>>> Zusammenfassung der wichtigsten Daten zum Markt für Kunststoffzahnräder: Globale Prognosedaten: Marktwert 2025: 111112: 16,9 Milliarden; Prognostizierter Wert 2035: 111112: 1111111: 1,6 Milliarden; Durchschnittliche jährliche Wachstumsrate: 5,4 %; Hauptmaterialien: Polyamid 66 (20,01 % Marktanteil); Dominierender Kerntyp: Kunststoffkerne (55,01 % Marktanteil); Hauptprodukttypen: Stirnräder (30,01 % Marktanteil) >>>> China: Der am schnellsten wachsende Markt für Kunststoffzahnräder. Die länderbezogene Analyse von FMI zeigt, dass China führend bei der globalen Marktexpansion ist. Der chinesische Markt profitiert von der groß angelegten Produktion von Elektrofahrzeugen, der industriellen Automatisierung und der Entwicklung der Elektronikfertigungsindustrie und wird voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 7,3% wachsen. Im Jahr 2025 werden die japanischen und südkoreanischen Märkte auf 111.121.111.349,8 Millionen bzw. 111.121.111.204,3 Millionen geschätzt, was die dominante Marktstellung in Ostasien unterstreicht. Indien folgt dicht dahinter mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 6,81 %. Treiber dieses Wachstums sind die Lokalisierung von Automobilteilen, der Export von Elektrogeräten und die steigende Nachfrage nach kleinen, robusten Getriebesystemen in der Lebensmittelverarbeitung und der Medizintechnik. >>>> Fünf Kernfaktoren für das Marktwachstum: Leichtbau von Elektrofahrzeugen: Im Vergleich zu Metallzahnrädern können Kunststoffzahnräder das Fahrzeuggewicht um bis zu 50 % reduzieren und gleichzeitig Geräusche verringern und die Reichweite der Batterie erhöhen. Fortschritte in der Polymertechnologie: Verbesserungen bei Füllstoffen und Schmierstoffen erhöhen die mechanische Festigkeit, Verschleißfestigkeit und Temperaturbeständigkeit deutlich. Der Boom der industriellen Automatisierung: Roboter und Fördersysteme setzen verstärkt auf trägheitsarme, schwingungsdämpfende Kunststoffkomponenten. Nachhaltigkeit Entwicklungsschwerpunkt: Recycelbare Hochleistungskunststoffe entsprechen den Richtlinien der Kreislaufwirtschaft. Kostenvorteile: Spritzguss ermöglicht die Massenproduktion und verursacht geringere Wartungskosten als Metallzahnräder. >>>> Überblick über die Marktsegmentierung für Kunststoffzahnräder: Nach Materialart: Polyamid 66 führte 2025 mit einem Umsatzanteil von 20,0%1 an. Seine Vorteile liegen in der überlegenen Festigkeit, der geringen Reibung und der hohen Dauerfestigkeit. Nach Kernart: Kunststoffkerne machen 55,0%1 Marktanteil aus und zeichnen sich durch Gewichtsreduzierung, Geräuschreduzierung und Kompatibilität mit Präzisionsverbundwerkstoffen aus. Nach Produktart: Stirnräder machen 30,0% Marktanteil aus und werden aufgrund ihrer einfachen Struktur und hohen Effizienz häufig in der Elektrotechnik und im Maschinenbau eingesetzt. Nach Endverbrauchsbranche: Die Automobilindustrie steht an erster Stelle, gefolgt von Elektronik- und Elektrogeräten, Medizintechnik und Lebensmittelmaschinen. >>>> Überblick über den Markt für Kunststoffzahnräder: Asien-Pazifik: Die weltweit am schnellsten wachsende Region – angeführt China (7,31 CAGR), Indien (6,81 CAGR), Japan und Südkorea. Europa: Deutschlands durchschnittliche jährliche Wachstumsrate beträgt 6,21; Westeuropa wird 2024 den Großteil des regionalen Einkommens erwirtschaften. Nordamerika: Der US-Markt wird 2025 auf 111 Milliarden US-Dollar geschätzt und mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 5,11 Milliarden US-Dollar stetig wachsen. Lateinamerika, Naher Osten und Afrika: Infrastrukturinvestitionen in Brasilien (5,71 CAGR), Saudi-Arabien und Südafrika werden das Marktwachstum ankurbeln.