Der Kunde schickt eine Anfrage: „Wir wollen Pick-and-Place automatisieren. Universal Robots UR10e oder KUKA?" Diese Frage lässt sich nicht ohne Zahlen aus seiner Produktionshalle beantworten. Ein Cobot ist eine ausgezeichnete Maschine für eine Aufgabe, die zu ihm passt. Für eine Aufgabe, die nicht zu ihm passt, ist er ein teures Spielzeug, das Ihren Takt um 60 % gegenüber einem klassischen umzäunten Roboter blockiert.
Erster Entscheidungspunkt — Zykluszeit
Nicht Sicherheit, nicht der Preis des Roboters, nicht die Integration. **Zykluszeit bei der realen Aufgabe.**
- Cobot beim Pick-and-Place mit beliebiger Orientierung: **8–12 Sekunden** pro Zyklus. Universal Robots UR5e/UR10e, Doosan M0609, Techman TM5 bewegen sich im gleichen Bereich. Die Grenze liegt im Safety-Rated Monitored Stop (SRMS) — die TCP-Geschwindigkeit bei Detektion eines Bedieners muss ≤ 250 mm/s betragen, sodass Beschleunigungen und Spitzengeschwindigkeiten softwareseitig beschnitten werden. Der Cobot fährt nur in der umzäunten Zone auf volle Geschwindigkeit, aber wenn Sie ihn umzäunen, haben Sie einen langsamen Roboter zum Preis eines teuren Roboters gekauft.
- Klassischer umzäunter Roboter beim selben Pick-and-Place: **2–3 Sekunden.** FANUC LR Mate 200iD/7L, ABB IRB 1200, KUKA KR Cybertech KR 6 R900 — alle bewegen sich um die 2 Sekunden bei derselben Trajektorie. Bei 8 Stunden täglich ist das ein Unterschied von 1 800 Zyklen vs. 14 400 Zyklen. Vierfach.
Wenn die Zykluszeit kein Engpass ist (der Downstream-Prozess dauert ohnehin 30 Sekunden), ist der Cobot in Ordnung. Wenn der Takt Ihrer Linie 4 Sekunden beträgt, können Sie keinen Cobot einsetzen — auch nicht mit bester Integration. Hier endet das Projekt noch vor dem Kauf.
Sicherheitsintegration — versteckter Kostenblock
Das Preisschild des Arms selbst macht nur 30–50 % des realen CAPEX einer Roboterzelle aus. Die andere Hälfte ist die Sicherheit.
Cobot — ISO/TS 15066 Risk Assessment
ISO/TS 15066 (technische Spezifikation für kollaborative Roboter) verlangt eine **biomechanische Analyse** — bei Detektion einer Kollision mit einem Menschen dürfen Kraft/Druck auf den menschlichen Körper die tabellierten Schwellen nicht überschreiten (z. B. Stirn 130 N, Hand 140 N). Das bedeutet:
- Risk-Assessment-Dokumentation — typischerweise **3–5 k EUR** von einem zertifizierten Integrator oder externen Experten (TÜV SÜD, DEKRA).
- Validierung des Power-and-Force-Limiting mit Kraft-Drehmoment-Kalibrierung — Messung der Kollisionskräfte bei realer Trajektorie. **2–4 k EUR** inklusive Messgerät (CoboSafe, GTE Pilz).
- Eventuell zusätzliche Sensoren — Area Scanner (SICK nanoScan3, ~2–3 k EUR), Safety Mat (~1–2 k EUR), Lichtvorhang am Zoneneingang (~1,5–3 k EUR) je nach SRP/CS-Stufe.
**Insgesamt 5–10 k EUR Sicherheitsinfrastruktur für einen Cobot.**
Industrieroboter — vollständige Umzäunung
ISO 10218-2 (Industrieroboter) verlangt physische Trennung vom Bediener. Reale Preise:
- Umzäunung mit Geflecht oder Polycarbonatplatten: 30–80 m² × 120–200 EUR/m² = **3,5–16 k EUR**.
- Sicherheitstüren mit Verriegelung (Pilz PSEN ml1p, Sick i110, Schmersal AZM 300): 2× 1,5–3 k EUR = **3–6 k EUR**.
- Lichtvorhang oder Laserscanner am Eingang (SICK miniTwin, deTec4 Core): **2–5 k EUR**.
- Sicherheits-SPS (Pilz PNOZmulti 2, Siemens S7-1500F): **3–5 k EUR**.
- Verdrahtung + Kategorie-3/PL-d-Zertifizierung + Dokumentation nach EN ISO 13849-1: **4–8 k EUR.**
**Insgesamt 15–30 k EUR Sicherheitsinfrastruktur für einen umzäunten Roboter.**
Der Cobot spart also 10–25 k EUR an Sicherheitsausstattung. Verliert das aber durch die vierfache Zykluszeit. Der Crossover wird in der Produktion pro Schicht berechnet.
Wirtschaftlichkeit — zwei reale Beispiele
Beispiel 1: Kleinserien-Elektronik, 1-Schicht-Betrieb
- Produkt: Testing + Verpackung einer Elektronikplatine, ca. 800 Stück pro Schicht.
- Manuell: 1 Bediener, Stundensatz fully-loaded 18 EUR/h (Lohn + Sozialabgaben + Overhead).
- Takt: 30 Sekunden pro Stück (kein Engpass — der Teststand braucht ohnehin 25 s).
- Investition Cobot UR5e + Greifer + Vision + Sicherheit: **55–65 k EUR**.
- Investition umzäunter Roboter ABB IRB 1200 + Zaun + Sicherheit: **70–85 k EUR.**
Bei 1 Schicht × 5 Tagen × 50 Wochen = 2 000 h jährlich × 18 EUR = **36 k EUR/Jahr Lohnersparnis.**
Cobot-ROI: 65/36 = **1,8 Jahre.** Umzäunter Roboter-ROI: 80/36 = **2,2 Jahre.**
Hier gewinnt der Cobot — nicht nur wegen 15–20 % niedrigerer CAPEX, sondern auch, weil eine kleine Serie häufige Umprogrammierung und Produktwechsel bedeutet. Der Cobot wird in 2 Stunden per Hand-Guidance (Kinesthetic Teaching) + UR PolyScope umprogrammiert. Der umzäunte Roboter braucht 1–2 Tage in RobotStudio / KAREL / RAPID mit Offline-Simulation. Bei einem Produktwechsel pro Monat sind das 12 Tage Engineering-Arbeit jährlich zusätzlich — 8–12 k EUR. Der Cobot hat doppelt gewonnen.
Beispiel 2: Tier-2-Automotive-Zulieferer, 3-Schicht-Betrieb
- Produkt: Schweißen + Maschinenentnahme, **6 000 Stück pro Schicht, 3 Schichten täglich.**
- Takt: 4,5 Sekunden pro Stück. Das ist definitiv außerhalb des Cobot-Fensters.
- Manuell: 2 Bediener pro Schicht (einer Schweißen, einer Manipulation) × 3 Schichten = 6 VZÄ × 22 EUR/h (Automotive, mehr Overhead + Nachtzuschläge) × 2 000 h = **264 k EUR/Jahr.**
- Investition umzäunter Roboter FANUC R-2000iC/165F + Zaun + Sicherheit + Schweißkopf: **140–180 k EUR.**
- Investition Cobot — **geht nicht, der Takt ist nicht erreichbar.** Auch wenn Sie zwei Cobots im parallelen Prozess einsetzen, sind Sie immer noch unter 50 % der Leistung eines umzäunten und der CAPEX vergleichbar.
ROI umzäunter Roboter: 160/264 = **0,6 Jahre.** Sieben Monate und die Maschine ist bezahlt, 9,5 Jahre Betrieb gehen direkt ins P&L.
Bei Tier-2-Automotive in diesem Profil **wird ein Cobot niemals verwendet.** Nicht aus Ideologie — aus Takt-Mathematik.
Wann ein Cobot ohne Zögern
- Kleine Serien (< 1 000 Stück/Tag), häufige Umprogrammierung, gemischte Produkte.
- Gemeinsamer Arbeitsbereich mit Menschen (Qualitätskontrolle, Beladen komplexer Teile, wo der Mensch eine visuelle Kontrolle hinzufügt).
- Zykluszeit > 8 Sekunden, die wegen eines anderen Knotens der Linie nicht verkürzt werden kann.
- Startender Betrieb, der niemanden mit Zertifizierung für Industrieroboter hat. Cobot-Programmierung schafft ein Mechatroniker mit 1-monatiger Einarbeitung.
- Office-ähnliche Umgebung (Labor, Apothekenausgabe, Kleinserien-Elektronik) — wo ein Zaun brutal wirkt und die Ästhetik des Arbeitsplatzes zerstört.
Wann ein umzäunter Industrieroboter ohne Zögern
- Takt < 5 Sekunden pro Zyklus.
- 2+ Schichtbetrieb, wo sich der Zaun schnell amortisiert.
- Hohe Payloads (> 15 kg) — ein Cobot existiert hier (Doosan H2017, FANUC CRX-25iA), aber zu einem Preis, der den Vorteil tilgt, und mit noch langsamerem Takt.
- Schweißen, Schleifen, Dosieren mit reaktiven Medien — Sicherheitsrisiken, die das ISO/TS 15066 Power-Limit nicht abdeckt. Funken beim MIG/MAG-Schweißen schafft ein Cobot, aber ein Bediener in einer 1-Meter-Zone während des Schweißens ist ein Arbeitsschutzproblem, das niemand unterschreibt.
- Bestehender Roboterpark, in dem das Team RAPID/KAREL/KRL beherrscht — das Hinzufügen eines weiteren Cobots mit eigenem Ökosystem ist organisatorische Reibung.
Hybrides Setup — die häufigste reale Wahl für mittlere Firmen
In einer vollautomatisierten Linie für Volumina 2 000–4 000 Stück pro Schicht wird typischerweise kombiniert:
1. **Hauptzyklus = umzäunter Roboter.** Schnelle Manipulation, hohe Payload, Ausschluss des Bedieners aus der Zone. 2. **Nebenstation mit Cobot.** Visuelle Kontrolle, Beladung von Material am Linieneingang, Wechsel einer Kassette, die sich nicht zur Vollautomatisierung lohnt. 3. **Gemeinsame Sicherheitsarchitektur.** Eine Pilz PNOZmulti 2 oder Siemens F-CPU bedient den Zaun um den IR und die Power-and-Force-Limit-Controller für den Cobot. Gemeinsames HMI, gemeinsame Wartung.
Diese Aufteilung kommt typischerweise auf 60 % CAPEX des umzäunten und 40 % CAPEX des Cobots — und liefert den vollen Linientakt ohne Kompromisse in Zonen, in denen der Mensch ohnehin sein muss.
Was vor der Bestellung zu prüfen ist
Unabhängig von der Wahl, vier Prüfungen vor der PO:
1. **Reale Payload + Geschwindigkeitskombination.** Cobot UR10e mit 12,5 kg Payload IST NICHT dasselbe wie mit 3 kg. Bei max. Payload sinkt die Geschwindigkeit um 30–50 %. Das Datenblatt zeigt beides separat; die Messung zeigt das reale. 2. **Reach + Singularitätszonen.** Prüfen Sie die Kinematik in der Simulation (RoboDK, Process Simulate, Universal Robots Studio) für Ihre reale Trajektorie — nicht für eine Messedemo. 3. **Cycle-Time-Test an Ihrem Teil, nicht an einem Lego-Baustein.** Der Distributor zeigt Ihnen gerne eine Demo. Fragen Sie nach Cycle Time auf Ihrem Teil, mit Ihrem Greifer, auf Ihrer Trajektorie. Der Unterschied liegt typischerweise bei 30–100 %. 4. **Total Cost** = Roboter + Greifer + Sicherheit + Integration + Offline-Programming-Software (RobotStudio 4–8 k EUR, RoboDK 1,5 k EUR Lizenz, KUKA.Sim 5–12 k EUR) + Team-Schulung (3–5 Tage × 1,5 k EUR/Tag). Reale Kosten betragen typischerweise das 2,2–2,8-fache des Arm-Preises.
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*Wir schreiben dies als technischer Partner, der in den letzten Jahren beide Typen in denselben Kundenumgebungen integriert hat. Wenn Sie ein konkreter Use-Case interessiert, durchläuft die erste Beratung (90 Minuten) Takt, Payload und Sicherheitsprofil auf Ihrer tatsächlichen Aufgabe und gibt Ihnen einen orientierenden CAPEX, bevor Ihnen jemand ein Angebot schickt.*