INFRES – Innovative and effective technology and logistics for forest residual 
biomass supply in the EU (311881)  
 
 
Juha Laitila, Jukka Antikainen and Antti Asikainen, Luke                                         
Janne Immonen and Esa Mononen, Konepaja Antti Ranta Oy                                  
Petri Kaksonen, Kari Kokko and Jussi Suutarinen, Kesla Oyj                                       
Demoreport 17 ‐ JOINT DEMONSTRATION OF THE LARGE NINE AXLE CHIP 
TRUCK‐TRAILER UNIT AND THE HYBRID CHIPPER– D4.5 
 
 
Dissemination Level
Public  x 
Restricted to other programme participants (including the Commission Services)   
Restricted to a group specified by the consortium (including the Commission Services)   
Confidential, only for members of the consortium (including the Commission Services)  
 
Joensuu, July 2015 
   
LARGE NINE AXLE TRUCK‐TRAILER UNIT  AND HYBRID TECHNOLOGY CHIPPER– D 4.5 4.8.2015
 
INFRES – Innovative and effective technology and logistics for forest residual biomass supply 
in the EU (311881)  1 
 
Content 
 
PREFACE ............................................................................................................................................................. 2 
1  INTRODUCTION........................................................................................................................................... 4 
1.1  WOOD FLOWS FROM FORESTS ........................................................................................................................... 4 
1.2  TRANSPORT EFFICIENCY OF WOOD BIOMASS .......................................................................................................... 4 
1.3  PRODUCTION OF FOREST CHIPS .......................................................................................................................... 5 
1.4  AIM AND IMPLEMENTATION OF THE STUDY ........................................................................................................... 6 
2  MATERIAL AND METHODS .......................................................................................................................... 6 
2.1  KESLA C 860 HYBRID CHIPPER ........................................................................................................................... 6 
2.2  THE NINE AXLE LIPE TRUCK‐TRAILER UNIT ............................................................................................................. 8 
2.3  TIME STUDY OF CHIPPING ............................................................................................................................... 11 
2.4  TIME AND FOLLOW UP STUDY OF TRANSPORTING ................................................................................................. 14 
2.5  MEASURING DEGREE OF FILLING ....................................................................................................................... 14 
3  STUDY RESULTS ......................................................................................................................................... 17 
3.1  THE CHIPPING EXPERIMENTS ............................................................................................................................ 17 
3.2  THE TRUCK TRANSPORTING EXPERIMENTS ........................................................................................................... 19 
3.3  THE DEGREE OF FILLING EXPERIMENT ................................................................................................................. 20 
4  GENERAL EVALUATION ............................................................................................................................. 21 
5  DEMO RESULTS ......................................................................................................................................... 22 
6  ACKNOWLEDGEMENTS ............................................................................................................................. 23 
7  REFERENCES .............................................................................................................................................. 24 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
   
LARGE NINE AXLE TRUCK‐TRAILER UNIT  AND HYBRID TECHNOLOGY CHIPPER– D 4.5 4.8.2015
 
INFRES – Innovative and effective technology and logistics for forest residual biomass supply 
in the EU (311881)  2 
 
Preface 
Natural Resources Institute Finland (Luke) is coordinating a research and development project 
‘Innovative and effective technology and logistics for forest residual biomass supply in the EU –
INFRES’. The project  is funded from the EU’s 7th framework programme.  INFRES aims at high 
efficiency and precise deliveries of woody feedstock to heat, power and biorefining industries.  
INFRES  concentrates  to  develop  concrete  machines  for  logging  and  processing  of  energy 
biomass  together with  transportation solutions and  ICT systems  to manage  the entire supply 
chain. The aim is to improve the competitiveness of forest energy by reducing the fossil energy 
consumption  and  the  material  loss  during  the  supply  chains.  New  hybrid  technology  is 
demonstrated  in machines and new  improved cargo‐space solutions are tested  in chip trucks. 
Flexible fleet management systems are developed to run the harvesting, chipping and transport 
operations. In addition, the functionality and environmental effects of developed technologies 
are evaluated as a part of whole forest energy supply chain. 
This  publication  is  a  part  of  the  INFRES  project.  The  research  leading  to  these  results  has 
received  funding  from  the European Union Seventh Framework Programme  (FP7/2012‐2015] 
under grant agreement n°311881. 
This  report  describes  the  performance  of  the  nine  axle  truck‐trailer  unit  constructed  by 
Konepaja Antti Ranta Oy  and  Kesla  C  860 H  hybrid  chipper  in  the  supply  systems  based  on 
chipping at the terminal or the roadside  landing. The study defined the fuel consumption and 
productivity  levels of  the Kesla C 860 H hybrid chipper  for processing  large sized  roundwood 
and logging residues as well as the payloads, unloading times and fuel consumptions of the nine 
axle  truck‐trailer unit  for  transporting  fuel chips  from  the chipping place  to  the CHP plant.  In 
addition,  the  quality  and  bulk  density  of  the  chips  produced  from  roundwood  and  logging 
residues  were  analysed.  In  the  follow  up  study  were  recorded  the  payloads  and  fuel 
consumption of  the nine axle  truck‐trailer unit when  transporting wood  chips  from plywood 
mill and sawmill to the BCTMP and sulphate pulp mill. 
 
Juha Laitila, Jukka Antikainen, Antti Asikainen, Janne Immonen, Esa Mononen, Petri Kaksonen, 
Kari Kokko and Jussi Suutarinen, Joensuu, July 2015 
 
This publication is a part of the INFRES project. The research leading to these results has received funding from the European 
Union Seventh Framework Programme (FP7/2012‐2015] under grant agreement n°311881. 
The sole responsibility for the content of this report lies with the authors. It does not necessarily reflect the opinion of the 
European Communities. The European Commission is not responsible for any use that maybe made of the information 
contained therein. 
 
 
 
 
   
LARGE NINE AXLE TRUCK‐TRAILER UNIT  AND HYBRID TECHNOLOGY CHIPPER– D 4.5 4.8.2015
 
INFRES – Innovative and effective technology and logistics for forest residual biomass supply 
in the EU (311881)  3 
 
Title  PROTOTYPE OF HYBRID TECHNOLOGY CHIPPER– D4.5 
Author(s)  Juha Laitila, Jukka Antikainen, Antti Asikainen, Petri Kaksonen, Kari Kokko and Jussi Suutarinen. 
Abstract  This report describes the performance of the nine axle truck‐trailer unit constructed by Konepaja Antti Ranta 
Oy and Kesla C 860 H hybrid chipper  in the supply systems based on chipping at the terminal or the roadside 
landing. The objectives of this study were to test the new hybrid technology chipper, Kesla C 860 H, with large 
sized roundwood and logging residues and define payloads, unloading times and fuel consumptions of the nine 
axle  truck‐trailer  unit  when  transporting  fuel  chips  from  the  chipping  place  to  the  CHP  plant.  Chipping 
productivity, fuel consumption, quality and bulk density of the produced chips was analysed. In the follow up 
study were recorded the payloads and fuel consumption of the nine axle truck‐trailer unit when transporting 
wood chips from plywood and sawmill to the BCTMP and sulphate pulp mill. 
During the time studies, both the chipper and hybrid system were working well and truck mounted chipper was 
also capable of operating in constricted roadside landings. The large nine axle truck‐trailer unit was at its best 
when transporting fuel chips from the terminal. The results of this study must be considered to be preliminary 
because  the  amount  of  chipped  and  transported  wood  assortments  was  rather  small.  The  chipper  and 
especially the hybrid system are under continuous development, and follow up‐study is needed for the precise 
determination of the productivity, fuel consumption and operating costs. The bulk density of dry wood chips is 
rather  low and thus  the payload  is usually  limited by the  frame volume rather than the mass capacity of the 
modern truck‐trailer unit. 
The average chipping productivity of Kesla C 860 H hybrid chipper unit was 11 936 kg (dry mass) per effective 
hour (E0h), when chipping roundwood. The average chipping productivity with logging residues was 11 830 kg 
E0h‐1. Fuel consumption of Kesla C 860 H hybrid chipper was 2.7  litres per chipped 1000 kg  (dry mass) when 
chipping  roundwood  and  3.1  litres  for  logging  residues.  Bulk  density was  317−330  kg/loose‐m3  for  logging 
residue chips and 255−271 kg/loose‐m3  for roundwood chips, when the moisture was 48−53 % and 33−44 % 
respectively. During the time studies the average fuel consumption of the truck‐trailer unit was 52.7 litres per 
100 km. According  to  follow up  study,  the average  fuel consumption of  the  truck‐trailer unit was 38.8  litres 
when driving with empty load and 54.5 litres with full load.  
Kesla  C  860  H  chipper  has  been  introduced  to  the  audience  in  first  time  at  FinnMetko  forest  machinery 
exhibition on August 2014  in Central Finland, and  second  time  in Hakevuori Forest Energy Day   at Askola  in 
Southern Finland in March 2015. The nine axle Lipe truck‐trailer unit constructed by Konepaja Antti Ranta were 
introduced to the audience first time on 11– 13 June 2015 at Logistics ‐ Transport 2015 fair in Helsinki. 
Date  July 2015 
Language  English 
Pages  28 p.  
Name of the project  INFRES ‐ INFRES – Innovative and effective technology and logistics for forest residual biomass supply in the EU 
(311881) 
Financed by  European Commission – FP7 programme 
Keywords  Chipping; hybrid technology; chips; fuel consumption; transporting; logistics; truck; trailer; payload  
Publisher  Natural Resources Institute Finland (Luke) 
 
   
LARGE NINE AXLE TRUCK‐TRAILER UNIT  AND HYBRID TECHNOLOGY CHIPPER– D 4.5 4.8.2015
 
INFRES – Innovative and effective technology and logistics for forest residual biomass supply 
in the EU (311881)  4 
 
1 Introduction 
1.1 Wood flows from forests 
Truck‐trailer units dominate the wood transportation of forest and energy industries in Finland 
(Karttunen et al. 2013, Strandström 2015b). The transport  is unavoidable due to the distance 
between  the  resource and  the end‐users and  truck  transportation  is used since  there are no 
alternatives  for  the  transport wood material  from  the  forest  landings  (Wolfsmayr &  Rauch 
2014,  Strandström  2015b).  Railway  or waterway  based  transportation modes  are  limited  to 
long  distance  transports  from  terminals  to  the  end‐users  (Wolfsmayr  &  Rauch  2014, 
Strandström 2015b). In last year 75% of the industrial roundwood transported was brought to 
the mill directly by road (Strandström 2015b). Railway transportation accounted for 22% of the 
industrial roundwood volume, and waterway transportation (by floating and barge combined) 
accounted for 3% (Strandström 2015b).  In 2014 Finnish forest industries consumed 64.5 million 
m3 of  roundwood  (Ylitalo 2015a). Moreover, 9.24 million m3 of sawmill chips and dust, were 
utilized by the pulp and paper industries in the secondary wood consumption (Ylitalo 2015a).   
Forest chips are transported by trucks to the power and heating plants and at the present time 
there  are  only  a  few  large  CHP  installations  that  can  even  use  railway  or  waterway 
transportation  in Finland  (Hakkila 2004, Tahvanainen & Anttila 2011, Karttunen et al. 2012a, 
Karttunen et al. 2013). A solid  frame ordinary truck‐trailer system  is also the most commonly 
used vehicle for peat and forest industry by‐product transport logistics (Hakkila2004, Karttunen 
et al. 2012b, Karttunen et al. 2013). Forest industry by‐products consist of assortments such as 
bark,  sawdust,  shavings,  cut  off  and  recycled wood  (Hakkila  2004,  Kons  et  al.  2014,  Ylitalo 
2015b).  The  raw  material  of  forest  chips  consist  of  logging  residues,  tree  parts,  non‐
merchantable roundwood and stumps from timber harvesting operations and pre‐commercial 
thinnings (Hakkila 2004, Kons et al. 2014, Ylitalo 2015b).  
1.2 Transport efficiency of wood biomass 
Comminuting  increases the density and homogeneity of forest residues (Eriksson et al. 2013), 
which justifies its application early in the supply chain (Björheden 2008). Transport efficiency is 
increased since each truck can carry more biomass as a result of higher solid content of volume 
which has positive impact in terms of cost, CO2 emissions, need of manpower and traffic on the 
roads  (Routa et al. 2012, Eriksson et al. 2014). Different wood biomass  types have different 
characteristics  that  impact efficiency and economics of  transporting  logistics  (Uusvaara 1978, 
Uusvaara & Verkasalo 1987, Talbot & Suadicani 2006, Ranta & Rinne 2006, Wolfsmayr & Rauch 
2014,  Cambero  et  al.  2015).  For  dry  or  loose material,  the maximum  load  is  limited  by  the 
volume  of  material,  whereas  the  weight  limits  the  maximum  load  for  wet  or  artificially 
compacted chips (Talbot & Suadicani 2006, Ranta & Rinne 2006, Wolfsmayr & Rauch 2014).  
The bulk density depends on the wood species basic density, particle size distribution, moisture 
content  as well  as  the  loading method  and  applied  pressure when  loaded  (Uusvaara  1978, 
Uusvaara & Verkasalo 1987, Lindblad & Verkasalo 2001,   Talbot & Suadicani 2006, Eriksson et 
al. 2013, Wolfsmayr & Rauch 2014). The solid volume to comminuted volume  is affected by a 
number  of  factors  which  include  the  size  and  shape  of  comminuted  material  and  the 
heterogeneity of the particle sizes, where larger heterogeneity will usually result in higher bulk 
   
LARGE NINE AXLE TRUCK‐TRAILER UNIT  AND HYBRID TECHNOLOGY CHIPPER– D 4.5 4.8.2015
 
INFRES – Innovative and effective technology and logistics for forest residual biomass supply 
in the EU (311881)  5 
 
density, as airspaces are less regular and filled by smaller particles (Uusvaara 1978, Uusvaara & 
Verkasalo 1987, Talbot & Suadicani 2006, Eriksson et al. 2013, Wolfsmayr & Rauch 2014).    In 
many cases forest chips and forest industry by‐products are rather light and volume demanding 
and could benefit of bigger  load spaces when  transported by  road  (Korpilahti 2015). Utilizing 
modern vehicle designs such as a moveable axle group or liftable axles or steering axles at the 
rear end of trailer, even a maximum dimensioned truck‐trailer unit can be well maneuverable 
on forest roads and turnarounds (Korpilahti 2015).  
Permissible  payloads  are  governed  by  the  legal  gross  mass  and  the  allowable  axle  mass. 
Measures  and weight  limits  for heavy  vehicles were  changed  by  the  statute  that  came  into 
force  the 1st of October  2013  in  Finland  (Valtioneuvoston  asetus  407/2013,  Karttunen  et  al. 
2013, Korpilahti 2015). New  legislation enables higher gross weights as well as 20 cm higher 
vehicles which means bigger load spaces (Karttunen et al. 2013, Korpilahti 2015). The changes 
in  legislation  have  been  motivated  by  reductions  in  logistical  costs  and  greenhouse  gas 
emissions. 
According  to  the  new  statute  two  new  vehicle  types  such  as  8‐axle  truck‐trailer  unit  with 
maximum gross weight of 68 tonnes and 9‐axle truck‐trailer unit up to 76 tonnes are accepted 
(Valtioneuvoston  asetus  407/2013,  Korpilahti  2015).  Prerequisite  is  that  65%  of  trailer  axles 
having twin tyres, otherwise maximum weights are 64 and 69 tonnes (Valtioneuvoston asetus 
407/2013, Korpilahti 2015). Current  legislation on  the physical dimensions of  the  truck‐trailer 
combination  limits  total  length  to  25.25  m,  width  to  2.55  m  and  height  to  4.4  m 
(Valtioneuvoston  asetus  407/2013,  Karttunen  et  al.  2013,  Korpilahti  2015).  Maximum  load 
spaces  are  for  truck  about 60 m3  and  for  a  trailer 100 m3  (Korpilahti 2015). Earlier  the  chip 
truck‐trailer unit consists of a 3‐axle  truck and 4‐axle  trailer  resulting  in 60  tonne  legal gross 
weight (Karttunen et al. 2012b, Karttunen et al. 2013). Typical frame capacities for conventional 
truck‐trailer  units  range  between  120 m3  and  140 m3  and  tare weights  between  20  and  25 
tonnes (Karttunen et al. 2012b, Karttunen et al. 2013). Semitrailers are not common in Finland 
(Karttunen et al. 2012b). 
1.3 Production of forest chips 
Chipping is a central part of forest energy supply chain and it may take place on the logging site, 
at the road side  landing, at a terminal, or at the plant. Machines operating at terminals, road 
side landings or logging sites are run using diesel engines while grinders and chippers operating 
at industrial sites can be powered with electric engines (Di Fulvio et al. 2015). A third option is 
to use hybrid systems, which store excess energy from the diesel engine during low periods of 
loading for use during peak loading times (Sun et al. 2010, Einola 2013, Eriksson et al. 2013, Di 
Fulvio et al. 2015). Fuel costs are 30‐33% of total comminuting costs (Laitila et al. 2015a) and 
fuel prices have been  rising  remarkably  (Einola 2013). Therefore more  and more  interest  to 
novel  solutions  reducing  the  fuel  consumption  is  brought  to  discussion  and  hybrid  systems 
capable of evening out the power peaks of the work cycle are of great interest among machine 
manufactures.  
In the year 2014, Finnish heating and power plants consumed 18.7 million m³ solid wood fuels, 
of which 10.2 m³ million were forest industry by‐products and 7.6 million m³ comprised forest 
chips  (Ylitalo 2015b). About 49% of  forest chips were made of small diameter  thinning wood 
produced in the tending of young stands and 36% was produced from logging residues of final 
   
LARGE NINE AXLE TRUCK‐TRAILER UNIT  AND HYBRID TECHNOLOGY CHIPPER– D 4.5 4.8.2015
 
INFRES – Innovative and effective technology and logistics for forest residual biomass supply 
in the EU (311881)  6 
 
fellings  (Ylitalo 2015b). The  share of  the  stump and  root wood was 11%, while 6% of  forest 
chips  were  produced  from  large  non‐merchantable  roundwood  (Ylitalo  2015b).  Majority  of 
delivered forest chips were chipped at roadside landings (Strandström 2015a).  About 29 % of 
the  forest chips were produced at the terminals and 14 % were comminuted at  the end‐use‐
facilities (Strandström 2015a). Roadside chipping is the predominant supply system for logging 
residue  and  thinning wood  chips  (Strandström  2015a).  Comminuting  at  the  terminal  is  the 
leading  method  for  producing  fuel  chips  from  stumps  or  non‐merchantable  roundwood 
(Strandström  2015a).  Comminuting  in  the  terrain  is  a  seldom‐used  harvesting  method  in 
Finland (Kärhä 2011, Strandström 2015a). 
 
1.4 Aim and implementation of the study 
This  report describes  the performance of  the  large nine  axle  truck‐trailer unit optimized  for 
transportation of chips and other biomaterials between  terminals and  large end use  facilities 
constructed by Konepaja Antti Ranta Oy and Kesla C 860 H hybrid chipper in the supply systems 
based  on  chipping  at  the  terminal  or  the  roadside  landing.  The  study  defined  the  fuel 
consumption and productivity  levels of  the Kesla C 860 H hybrid chipper  for processing  large 
sized  roundwood  and  logging  residues  as  well  as  the  payloads,  unloading  times  and  fuel 
consumptions of the large truck‐trailer unit for transporting fuel chips from the chipping place 
to the CHP plant. In the follow up study were recorded the payloads and fuel consumption of 
the nine axle truck‐trailer unit when transporting wood chips from plywood mill and sawmills to 
the Joutseno BCTMP and sulphate pulp mill. 
The quality and bulk density of the chips produced from roundwood and logging residues were 
analysed.  The  degree  of  filling  is  normally  determined  using  a measurement  stick  or  visual 
evaluation. In this study we tested a novel 3D‐scanning device called Microsoft Kinect to obtain 
3D‐model of wood chip  load  from  the  truck container.  In addition  the  fuel consumption and 
chipping productivity were compared to findings from previous study examining Kesla C 860 H 
hybrid chipper (Laitila et al. 2015b). 
The  field  studies  were  conducted  in  cooperation  with  Kesla  Oyj,  Konepaja  Antti  Ranta  Oy, 
Kuljetus Matti  J. Salminen Oy, Konnekuljetus Oy, Vapo Oyj and  Jyväskylän Energia Oy  in  June 
2015  in  the  municipalities  of  Jyväskylä  and  Uurainen.  The  chipping  study  in  Jyväskylä  and 
Uurainen  was  hosted  by  Vapo  Oyj.  Kesla  Oyj  provided  the  chipper  and  Kuljetus  Matti  J. 
Salminen Oy an operator for chipping experiments. Konepaja Antti Ranta Oy provided the Lipe 
truck‐trailer  unit  and  Konnekuljetus  Oy  drivers  for  the  chip  transporting  studies.    Natural 
Resources  Institute  Finland  was  responsible  for  field  studies  and  reporting  of  these.  The 
produced chips of the chipping experiments were transported to the Keljonlahti power plant of 
Jyväskylän Energia Oy.  
 
2 Material and Methods 
2.1 Kesla C 860 hybrid chipper 
   
LARGE NINE AXLE TRUCK‐TRAILER UNIT  AND HYBRID TECHNOLOGY CHIPPER– D 4.5 4.8.2015
 
INFRES – Innovative and effective technology and logistics for forest residual biomass supply 
in the EU (311881)  7 
 
The Kesla C 860 H hybrid chipper is mounted on a three‐axle Volvo FM 440 truck chassis (Figure 
1) and the raw material are fed into the chippers feeding table with Kesla 2112T timber loader. 
The width and height of intake opening are 800 mm x 600 mm.  There are eight angled blades 
in a novel rotor that are positioned in a   two rows of drum and a square mesh sieve  is placed 
beneath the drum to avoid that oversized chips leave the drum casing. During the time study, 
the hybrid chipper was equipped with a 100 mm x 100 mm sieve. The Kesla C860 hybrid chipper 
weighs 8200 kg. 
 
 
Figure 1 – Chipping non‐merchantable roundwood (top) and logging residues (down) with the 
Kesla C 860 H hybrid chipper during time studies (Photos: Petri Kaksonen/Kesla). 
The Kesla C 860 H hybrid chipper is powered by an inline four‐cylinder Volvo Penta TAD572VE 
diesel engine powers in a hybrid arrangement with an electric motor. The engine provides 160 
kW at 2300 r/min and a maximum torque of 910 Nm. It has a bore and stroke of 110 x 135 mm 
and displacement of 5.1  litres. The wet weight of the engine  is 583 kg. The diesel engine only 
   
LARGE NINE AXLE TRUCK‐TRAILER UNIT  AND HYBRID TECHNOLOGY CHIPPER– D 4.5 4.8.2015
 
INFRES – Innovative and effective technology and logistics for forest residual biomass supply 
in the EU (311881)  8 
 
powers  a  generator  providing  electricity  for  the  electric  drivetrain  (Figure  2).  The  electric 
generator and motors are from Visedo’s PowerDRUM XSe and XXS frames. Visedo also provides 
the PowerMASTER M‐frame inverter for the generator and motor control.                                               
The electric drivetrain powers not only  the wood  chipper but  all  equipment needed  for  the 
chipping operation, including the Kesla 2112T crane used for feeding the wood into the chipper 
(Figure  2).  The  needed  energy  is  generated  by  the  diesel  engine with  the  support  of  super 
capacitor energy storage  (Figure 2). The motors driving  the chipper and hydraulic pumps are 
permanent‐magnet motors, and  the  total  system minimizes  loss of energy and provides high 
energy  efficiency. There  is no mechanical  connection between diesel engine  and  chipper.  In 
future there is an option to connect the hybrid chipper to the power network, which enables it 
to run on electricity alone (Figure 2)  
 
Figure 2 – The system diagram of the the Kesla C 860 H hybrid chipper (Source: Petri 
Kaksonen/Kesla Oyj). 
 
2.2 The nine axle Lipe truck‐trailer unit 
The studied nine axle truck‐trailer unit, which brand name is Lipe, was constructed by Konepaja 
Antti Ranta Oy  (Figure 3). The tractor of the Lipe truck‐trailer unit was completely new Volvo 
FH16 HP 8*4 Rigid Tag Tridem having an engine power of 552 kW. The vehicle consisted of a 4‐
axle truck and 5‐axle trailer. The truck‐trailer unit was designed especially for transporting by‐
products  of  forest  industries  and  wood  chips  from  terminals,  because  the  long  wheelbase 
between  the  front  and  rear  axles of novel  vehicle  concept  require wider  turning  areas  than 
traditional  trucks. The detailed dimensions and  turning  radius are presented  in  the Figures 4 
and 5.  
   
LARGE NINE AXLE TRUCK‐TRAILER UNIT  AND HYBRID TECHNOLOGY CHIPPER– D 4.5 4.8.2015
 
INFRES – Innovative and effective technology and logistics for forest residual biomass supply 
in the EU (311881)  9 
 
The weight of  the  truck‐trailer unit was 24 500 kg and  the  legal gross weight were 69 000 kg 
(for the truck 35 000 kg and for the trailer 34 000 kg). Total number of tyres were 22 (for the 
truck 12  tyres and  for  the  trailer 10  tyres). The  load space of  the  truck was 57.4 m3 and  the 
trailer 100 m3. The floor and wall of the load spaces were thermo insulated and unloading was 
based  on  hydraulic  side‐tipping.  In  addition  the  load  space was  equipped with  hydraulically 
opening  and  locking  waterproof  covers  (Figure  3)  and  hydraulically  raising  sidewalls.  The 
unloading and cover functions were controlled with the electric control system from the truck 
cabin.   The  versatile  load  space  can be  easily  customized  for use  in different  transportation 
tasks, which enables e.g.  backhauling of baled pulp or sawn timber and thus minimizes vehicles 
driving distances with empty load.  
 
 
 
Figure 3 – The nine axle Lipe truck‐trailer unit at the Tikkakoski roundwood terminal during the 
chipping/loading experiment (Photos: Petri Kaksonen/Kesla). 
   
LARGE NINE AXLE TRUCK‐TRAILER UNIT  AND HYBRID TECHNOLOGY CHIPPER– D 4.5 4.8.2015
 
INFRES – Innovative and effective technology and logistics for forest residual biomass supply 
in the EU (311881)  10 
 
 
Figure 4 – Dimensions of the nine axle Lipe truck‐trailer unit constructed by Konepaja Antti 
Ranta Oy (Source: Janne Immonen/Konepaja Antti Ranta Oy).  
 
 
 
Figure 5 – Outer and inner turning radius for the nine axle Lipe truck‐trailer unit (Source: Janne 
Immonen/Konepaja Antti Ranta Oy).  
 
 
 
 
 
   
LARGE NINE AXLE TRUCK‐TRAILER UNIT  AND HYBRID TECHNOLOGY CHIPPER– D 4.5 4.8.2015
 
INFRES – Innovative and effective technology and logistics for forest residual biomass supply 
in the EU (311881)  11 
 
The  truck and  the  trailer were equipped with air‐suspension which  is rarely used  in  low  level 
road network and on forest roads in Finland. For drivers, driving the vehicle is much smoother 
with air‐suspension compared  to conventional  steel  leaf springs. The other advantage of  the 
air‐suspension system is embedded weight scaling solution: the driver can monitor the weight 
of  the  load  in  real  time.  This  ensures  the  possibility  to  maximize  the  load  size  during  the 
chipping/loading operation and which reduces the transportation costs. The driver can observe 
the individual axle loads of the vehicle and the trailer by using the separate monitoring device 
(Figure 6).   
 
Figure 6 – The axle mass monitoring device (Photo: Antti Asikainen/Luke).  
 
2.3 Time study of chipping   
The chipping study of non‐merchantable roundwood was carried out in 15th June 2015 at wood 
terminal  in  Tikkakoski,  Central  Finland.  Logging  residues were  chipped  in  16th  June  2015  at 
roadside  landing  in Uurainen, Central Finland.   Both  the experiments were carried out under 
natural light during the daytime (8:00–19:00), with the same experienced chipper operator. The 
temperature was +10–16  °C during  the study.   The chipped material were non‐merchantable 
Norway spruce (Picea abies), Scots pine (Pinus sylvestris) and Downy birch (Betula pubescens) 
roundwood  from  thinnings  and  final  fellings  (Figure  7),  and    Norway  spruce  (Picea  abies) 
dominant logging residues (tops and branches) from final felling (Figure 7). The storing times of 
both materials were about one year. 
 
   
LARGE NINE AXLE TRUCK‐TRAILER UNIT  AND HYBRID TECHNOLOGY CHIPPER– D 4.5 4.8.2015
 
INFRES – Innovative and effective technology and logistics for forest residual biomass supply 
in the EU (311881)  12 
 
 
 
Figure 7 – Chipping non‐merchantable roundwood with the Kesla C 860 H hybrid chipper at the 
wood terminal in Tikkakoski (top) and logging residues (down) at  the roadside landing in 
Uurainen (Photos: Petri Kaksonen/Kesla). 
 
The length of roundwood logs was 3 m and they had a minimum top diameter of 6 cm and the 
diameters of the butt ends ranged from 10 to 60 cm. The observation unit for roundwood chips 
was the Lipe truck‐trailer unit with a 157.4 m3 gross cargo volumes. Due to restrictions of the 
road network,  the observation unit  for  logging  residue  chips was a  Lipe  truck  container unit 
with a 57.4 m3 gross cargo volumes.   Each  load was measured with a certified weight scale at 
the  plant,  and  both  filled  and  empty  weights  of  the  containers/trucks  were  recorded.  The 
effective hourly productivity (E0h) of the chipping operation was presented per dry mass (kg) of 
the  forest chips. The chipping machinery was positioned parallel  to pile and during chipping, 
the chips were blown directly  into container either  from the side or  from the rear  (Figure 7). 
During the study 49.5 odt (80.4 green tonnes) of roundwood and 18.2 odt (36.9 green tonnes) 
of logging residues were chipped with Kesla C 860 H chipper.  
   
LARGE NINE AXLE TRUCK‐TRAILER UNIT  AND HYBRID TECHNOLOGY CHIPPER– D 4.5 4.8.2015
 
INFRES – Innovative and effective technology and logistics for forest residual biomass supply 
in the EU (311881)  13 
 
The fuel consumption of the chipper units was measured at a  local fuel station after chipping 
trial. Chipper units were parked  in exactly same place  in the beginning and at the end of the 
shift and  tank were  refilled  to  full. The accuracy of  the  fuel pump was 0.1  litres and  the  fuel 
consumption was presented per dry mass (1000 kg) of the produced forest chips.  
The  working  time  was  recorded  through  the  application  of  a  continuous  timing  method 
wherein a  clock  ran  continuously and  the  times  for different elements were  separated  from 
each other under distinct numeric codes  (e.g. Harstela 1991, Magagnotti et al. 2013). During 
the experiment the researcher observed the work performance outside the risk zone so that he 
was  not  disturbing  the work  of  the  operator  (Figure  7).  The  operation  time  of  the  studied 
chippers  was  recorded  manually  with  a  Rufco‐900  field  computer,  and  working  time  was 
divided into work elements in order of priority: 
Boom out: Boom movement from the chipper to the piled material 
Grip: Gripping of material 
Boom in: Boom movement from the pile to the feeding table  
Feeding: Placing the material into the feed orifice and release of the grapple load 
Adjustment: Possible adjustments of the material on the feeding table  
Chipping: Chipping while the timber loader is idle 
Moving and preparation: Repositioning of the chipper to next pile and preparing the 
chipper ready for chipping work 
Delays: Time not related to chipping work, but for which the reason for the interruption was 
recorded. 
The  data  analysis was  conducted  for  direct  chipping  time  only  (E0h),  in  order  to  avoid  the 
confounding effect of delay and preparation  time, which  is  typically erratic  (e.g. Spinelli and 
Visser 2009, Eliasson et al. 2012, Holzleitner et al. 2013). The  studies were also  too  short  to 
record  representative  delay  times.  To  the  effective  working  time  (E0h)  included  the  work 
phases of boom out, grip, boom in, feeding, adjustment and chipping.  The number of grapple 
loads for each truck load was counted, in order to calculate the average weight of the grapple 
load in feeding. 
The  chip  samples  were  taken  directly  from  the  arriving  truck  loads  as  part  of  the  normal 
delivery process at  the Keljonlahti power plant, after unloading chipped wood  to  the ground 
(Uusvaara 1978, Uusvaara  and Verkasalo 1987).  Samples were  taken  to define  the moisture 
content, basic density, particle size distribution, ash content, and net calorific value of chipped 
wood, and samples were analysed in the laboratory of the Natural Resources Institute Finland 
according to the following standards: EN 14780, EN 14774‐1, EN 14774‐2, EN 14774‐3, SCAN‐
CM 43:95, EN 15149‐1, EN 14775, EN 14918. 
Five  samples were  taken  for each  truck  load, and wood  samples were  stored  in plastic bags, 
which were  carefully  closed  and marked. Moisture  samples were  packed  in  double  bags  in 
order to minimise the risk of bag outbreak or evaporation. The dimensions of the plastic bags 
were 35 x 35 cm  (volume 8  litres), and the raw material, date, and time were written on the 
label.  In addition, plastic bags were wrapped  in a plastic sack, and each  load was packed  in a 
corrugated paperboard box of its own. 
   
LARGE NINE AXLE TRUCK‐TRAILER UNIT  AND HYBRID TECHNOLOGY CHIPPER– D 4.5 4.8.2015
 
INFRES – Innovative and effective technology and logistics for forest residual biomass supply 
in the EU (311881)  14 
 
2.4 Time and follow up study of transporting 
The transporting research was carried out as a combination of time study and follow‐up study. 
The time study was integrated with the chipping experiments and during that were transported 
two  truck‐trailer  loads of roundwood chips and  two pure  truckloads  (truck without  trailer) of 
logging  residue  chips  to  the  Keljonlahti  power  plant  via  forest,  asphalt  and  unpaved  gravel 
roads. Due  restrictions of  the  turn‐around place,  the  logging  residue  chips were  transported 
without trailer. 
Two  professional  truck  drivers  participated  to  the  time  study  and  the  time  study  analyst 
observed the transportation work while sitting in the truck’s cabin. The unloading times of the 
truck‐trailer unit at the Keljonlahti power plant were recorded manually with a Rufco‐900 field 
computer. Driving distances were measured using  the  truck’s odometer, with an accuracy of 
100  m.  The  fuel  consumptions  loaded  and  unloaded  were  recorded  with  the  on  board 
computer of Volvo truck. Each load was measured with a certified weight scale at the plant, and 
both filled and empty weights of the containers/trucks were recorded. 
To  the  follow‐up  study  participated  three  professional  truck  drivers.  Drivers were  asked  to 
independently  complete  a  form,  on  which  they  recorded  information  about  the  driving 
distances  loaded and unloaded, payloads and fuel consumption with empty and full  load. The 
truck drivers worked in three‐shift system and the follow up study took the time five days. The 
follow  up  study  data  compromised  13  full  truck‐trailer  loads  of wood  chips  transported  via 
asphalted highway from Central Finland to Joutseno BCTMP and sulphate pulp mill  located  in 
South‐East Finland.  
 
2.5 Measuring degree of filling  
The  degree  of  filling  (Figure  8)  is  normally  determined  using  a measurement  stick  or  visual 
evaluation. In this study we tested a novel 3D‐scanning device called Microsoft Kinect (Figures 9 
& 10)  to obtain 3D‐model of wood chip  load  from  the  truck container. The main goal was  to 
determine the degree of filling more efficiently and accurately than with current methods. The 
Microsoft Kinect sensor (Figure 9) was originally developed for the gaming  industry but when 
the Microsoft published  the software developer packages  (SDK)  for  the device  the usage has 
rapidly expanded for different industrial fields as well. 
   
LARGE NINE AXLE TRUCK‐TRAILER UNIT  AND HYBRID TECHNOLOGY CHIPPER– D 4.5 4.8.2015
 
INFRES – Innovative and effective technology and logistics for forest residual biomass supply 
in the EU (311881)  15 
 
 
Figure 8 – The loads were completely filled at the chipping place (Photo: Petri Kaksonen/Kesla). 
The sensor includes several different components which are used at the measurement process 
(Figure 9). The most important parts are the IR emitter and IR depth sensor which are used in 
the depth map measurements. The depth map is calculated from known speckle pattern which 
is  formed  using  a  diffractive  element  and  an  infrared  laser  (IR  Emitter).  The  laser  beam  is 
scattered to dense point cloud which is projected on the surface of the target.  
The  used  laser  is  on  an  infrared  region  so  it  cannot  be  detected  by  an  eye;  therefore  the 
projected image is captured using an  infrared camera (IR Depth Sensor). The resolution of the 
IR depth sensor is 640 x 480 pixels with 11 bits dynamics which defines the scanning accuracy 
of the sensor. The final 3D object can be formed by registration of different depth maps using 
the iterative closest point (ICP) method.  
The sensor was developed  for  indoors use and  the power of  the  laser  is  relatively  low which 
may cause a problem when  the sensor  is used outdoors. The  intensity  level of the direct sun 
light is much higher than the laser can produce which will saturate the measurements. Cloudy 
weather or some external shade will improve the measurement usability and accuracy. 
 
 
 Figure 9 – The structure of the Microsoft Kinect sensor (Source: Microsoft) 
   
LARGE NINE AXLE TRUCK‐TRAILER UNIT  AND HYBRID TECHNOLOGY CHIPPER– D 4.5 4.8.2015
 
INFRES – Innovative and effective technology and logistics for forest residual biomass supply 
in the EU (311881)  16 
 
The measurements were planned to do at  the  terminal site using a  long rod. The sensor was 
installed at  the end of  the  rod and  it was moved manually over  the container. However,  the 
measurements were hard to complete because of handling problems of the  long rod, but the 
most crucial limitations came from the weather conditions. The direct sunlight (measurements 
were  saturated)  and  occasional  rain  (laptop  wasn’t  a  weather  proof)  disturbed  the 
measurements. Therefore the measurement location was changed into the power plant where 
the rod can be adjusted more easily over  the container  (Figure 10). The measurements were 
done  from 5 meter high stairs where the top of the container was easily seen and measured 
(Figure 11). 
 
Figure 10 – The Microsoft Kinect sensor was  installed at the end of the rod and  it was moved 
manually over the container (Photo: Antti Asikainen/Luke). 
 
Figure 11 – The 3D‐scanning were done  from 5 meter high stairs at  the power plant  (Photo: 
Antti Asikainen/Luke) 
   
LARGE NINE AXLE TRUCK‐TRAILER UNIT  AND HYBRID TECHNOLOGY CHIPPER– D 4.5 4.8.2015
 
INFRES – Innovative and effective technology and logistics for forest residual biomass supply 
in the EU (311881)  17 
 
3 Study results 
3.1 The chipping experiments  
The average chipping productivity of Kesla C 860 H hybrid chipper unit was 11 936 kg (dry mass) 
per  effective  hour  (E0h)  and  standard  deviation  (SD)  was  772  kg  E0h‐1,  when  chipping 
roundwood (Figure 12). The average chipping productivity with logging residues was 11 830 kg 
E0h‐1  (SD 989). The average chipping productivity  (dry mass, kg) per maximum engine power 
(kW) was  75  kg  kW‐1 when  chipping  roundwood  and  74  kg  kW‐1 with  logging  residues.  The 
average weight of the grapple load was 150 kg (SD 9) for roundwood (dry mass) and 81 kg (SD 
16) for logging residues (Figure 12). Compared to previous experiment (Laitila et al. 2015b), the 
productivity were at the same level (Figure 12).  
 
Figure 12 – Chipping productivity of Kesla C 860 H hybrid chipper with logging residues and 
roundwood. The results of the present study are marked with cross.  
 
The average chipping  time per 1000 kg  (dry mass) was 304  seconds  for  roundwood and 301 
seconds for logging residues (Figure 13). The study confirms that chipping time consumption is 
inversely proportional to engine power when chipping roundwood. Chipping, while the timber 
loader was idled, took 8–79 % of the effective working time. Loading (boom out, grip and boom 
in)  accounted  for  15–38  %  and  feeding  (feeding  and  adjustment)  6–53  %  of  the  effective 
working time when chipping roundwood and logging residues with Kesla C 860 H hybrid chipper 
(Figure 13).   The fuel consumption of Kesla C 860 H hybrid chipper was 2.7  litres per chipped 
1000  kg  (dry  mass)  when  chipping  roundwood  and  3.1  litres  for  logging  residues.  In  the 
previous study, the fuel consumption of Kesla C 860 H hybrid chipper was 3.1 litres per chipped 
1000 kg  (dry mass) when  chipping pulpwood and 2.9  litres  for  logging  residues  (Laitila et al. 
2015b). 
 
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
0 50 100 150 200 250
Ch
ip
pi
ng
 pr
od
uc
tiv
ity
, kg
/E
0h
 (d
ry
 m
as
s)
Average weight of the grapple load, kg (dry mass)
Kesla C 860 hybrid / logging residues Kesla C 860 hybrid / roudwood
   
LARGE NINE AXLE TRUCK‐TRAILER UNIT  AND HYBRID TECHNOLOGY CHIPPER– D 4.5 4.8.2015
 
INFRES – Innovative and effective technology and logistics for forest residual biomass supply 
in the EU (311881)  18 
 
 
Figure 13 – Time consumption of work elements per chipped 1000 kg (dry mass) with Kesla C 
860 H hybrid chipper when chipping roundwood and logging residues. 
 
 
Figure 14 – Particle size distribution for logging residue and roundwood chips produced by the 
Kesla C 860 H hybrid chipper. 
 
Bulk density was estimated to be 317−330 kg/loose‐m3 for  logging residue chips and 255−271 
kg/loose‐m3 for roundwood chips at the chipping place.  Particle size class (Figure 14) was P31 
for  roundwood  chips  and  P63  for  logging  residue  chips  (Alakangas  and  Impola  2014).  The 
average basic density of roundwood and logging residues were 402 kg m‐3 (SD 1.3) and 430 kg 
0 50 100 150 200 250 300 350
Total
Chipping
Adjustment
Feeding
Boom in
Grip
Boom out
Time consumption of work element, seconds per chipped 1000 kg (dry mass)
Logging residues Roundwood
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
< 3.15 mm 3.15‐8 8‐16 16‐31.5 31,5‐45 45‐63 63‐100
Fr
eq
ue
nc
y
Chip particle size, mm
Logging residues Roundwood
   
LARGE NINE AXLE TRUCK‐TRAILER UNIT  AND HYBRID TECHNOLOGY CHIPPER– D 4.5 4.8.2015
 
INFRES – Innovative and effective technology and logistics for forest residual biomass supply 
in the EU (311881)  19 
 
m‐3  (SD 14.3). The average moisture content of  roundwood chips was 39.6%  (SD 8.0) and  for 
logging residues the average moisture content was 50.8% (SD 2.8). The average of net calorific 
value of  roundwood  chips was 20.1 MJ  kg‐1  (SD 0.11)  and 20.9 MJ  kg‐1  (SD 0.02)  for  logging 
residue chips. The average ash content was 0.7 % (SD 0.11) for roundwood chips and 4.2% (SD 
0.89) for logging residue chips.   
 
3.2 The truck transporting experiments  
During the time study the fuel consumption of the truck‐trailer unit was 66.2 litres per 100 km 
with full load and 39.2 litres per 100 km with empty load. The driving distance was 37 km and 
the  payload  of  roundwood  chips were  40 000  kg.  Total weight  of  the  truck‐trailer  unit was 
65 600 kg.  The fuel consumption of the pure truck loads (truck without trailer) was 41.5 litres 
per 100 km and 37.4 litres per 100 km with empty load. The average payload of logging residue 
chips were 18 450 kg and the total weight of the truck was 33 720 kg on average.  
The average unloading  time of  the  truck‐trailer unit was 4.4 minutes with  the hydraulic side‐
tipping,  when  the  roundwood  chips  were  directly  unloaded  to  the  asphalted  yard  of  the 
Keljonlahti power plant.   
 
Figure 15 – Fuel consumption of the Lipe nine axle truck‐trailer unit when transporting wood 
chips from plywood mill and sawmill to the BCTMP or sulphate pulp mill.  
 
The average transporting distances in the follow‐up study were 129 km (SD 32) with empty load 
and 265 km (SD 46) with full load. During the follow up study the average fuel consumption of 
the truck‐trailer unit was 54.5 litres per 100 km (SD 1.1) with full load and 39.2 litres per 100 km 
(SD 1.1) with empty  load  (Figure 15). To  the  follow‐up  study participated  three professional 
truck drivers. The driver 1 had the average fuel consumption with full  load 55.4  litres per 100 
km (SD 3.7). Correspondingly the driver 2 and the driver 3 had the fuel consumption 53.3 (SD 
0
10
20
30
40
50
60
70
Fu
el
 co
ns
um
pt
io
n w
ith
 fu
ll a
nd
 em
pt
y lo
ad
, 
lit
re
s/
10
0 k
m
Fuel
consumption,
full load
Fuel
consumption,
empty load
Driver 1. Driver 2. Driver 3. 
   
LARGE NINE AXLE TRUCK‐TRAILER UNIT  AND HYBRID TECHNOLOGY CHIPPER– D 4.5 4.8.2015
 
INFRES – Innovative and effective technology and logistics for forest residual biomass supply 
in the EU (311881)  20 
 
1.8) and 54.9  (SD 1.1)  litres per 100 km  (Figure 15).   The payloads were  in range of 31 700 – 
48 154  kg  (Figure  16)  and  the  average  payload were  39 774  kg  (SD  5333).  The  two  of  the 
heaviest  payloads  (Figure  16)  were  recorded  when  transporting  wood  chips  origin  from 
sawmills.  Fuel  consumption  of  the  nine  axle  truck‐trailer  unit  increased  slightly  when  the 
payload increased (Figure 16).  
 
Figure 16 – Fuel consumption of the nine axle truck‐trailer unit as a function of the payload 
when driving loaded. 
 
3.3 The degree of filling experiment  
Due  the  lack of  the computation power of  the used  laptop machine  the measurements were 
done in small pieces. These separate pieces were merged to one model (Figure 17) afterwards 
using  the  Meshlab  and  the  volume  analysis  is  done  using  the  netfabb  Studio  software. 
Measurement experiments were done both for roundwood and  logging residue chips. Degree 
of filling was determined by measuring the volume of the wood chip bed and compared that to 
total volume of the truck container. For wood chips made from roundwood the degree of filling 
was 82 % and for the logging residues 78 %.  
It  should be noticed  that  the determined degree of  filling was obtained  after  the 30‐40  km 
transportation so the wood chip level is compressed. In addition, the whole surface area of the 
wood  chip  load  was  not  measured  and  evaluated  because  of  the  limited  measurement 
conditions. Therefore, the surface area included into the analysis was only 60 – 80 % from the 
truck container area. 
 
0
10
20
30
40
50
60
70
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000
Th
e f
ue
l co
ns
um
pt
io
n w
ith
 fu
ll lo
ad
,    
    
lit
re
s/
10
0 k
m
The payload of  wood chips, kg (wet mass)
Fuel
consumption,
full load
   
LARGE NINE AXLE TRUCK‐TRAILER UNIT  AND HYBRID TECHNOLOGY CHIPPER– D 4.5 4.8.2015
 
INFRES – Innovative and effective technology and logistics for forest residual biomass supply 
in the EU (311881)  21 
 
 
Figure 17 – Reconstructed model from the wood chip load. The model is formed from five 
separate scans. 
The experiment shows that the measurement method works well for the determination of 
filling degree. However there are some limitations such as direct sunlight which will affect to 
the measurements. Method will work better if the ambient illumination can be limited which 
can be done by selecting the measurement location more carefully for example under covered 
hovel or similar.  
 
4 General evaluation 
During the time studies, the truck‐trailer unit, the chipper and the hybrid system were working 
well. The  truck mounted chipper was capable of operating  in a constricted  roadside  landings 
and the  large nine axle truck‐trailer unit was at  its best when transporting fuel chips from the 
terminal.  The  productivity  results  of  the  chipping  experiment  must  be  considered  to  be 
preliminary  because  the  amount  of  chipped wood  and  assortments were  rather  small.  The 
chipper and especially  the hybrid  system are under continuous development, and  follow up‐
study is needed for a more accurate determination of long term productivity, fuel consumption 
and operating costs.  
The versatile load space which enables e.eg. backhauling, is a clear benefit on long transporting 
distances, because  larger procurement areas,  increasing prices of transporting fuel and higher 
consumption of time of the transportation will increase the costs of the wood chips. The large 
monthly  variation of energy wood demand poses  a  challenge  for  the  transport economy:  In 
winter demand of fuels and their transport is peaking and in early autumn, spring and summer 
there  is much  less  transport work  available  (Windisch  et  al  2015).  For  instance,  Jyväskylän 
Energia  receives  190  loads/day  of  fuel  in  January  and  only  14  loads/day  in  August  (Ryymin 
2015). Versatility of transportation equipment represents also one way of achieving year‐round 
employment and ensuring the availability and stability of a professional workforce. Unloading 
based on side‐tipping  is an efficient method, compared to methods based on walking floor or 
chain unloading, if chip delivery systems are designed compatible also for side‐tippers.    
Increased payload  is  a  key  economic  factor  in  reducing  transporting  costs.  The potential  for 
artificial load densification is set by the initial bulk density of the chips and the volume capacity 
and legal payload of the truck‐trailer units. The bulk density of dry wood chips is rather low and 
thus the payload  is usually  limited by the  frame volume rather than the mass capacity of the 
   
LARGE NINE AXLE TRUCK‐TRAILER UNIT  AND HYBRID TECHNOLOGY CHIPPER– D 4.5 4.8.2015
 
INFRES – Innovative and effective technology and logistics for forest residual biomass supply 
in the EU (311881)  22 
 
modern  large  truck‐trailer  unit.  Therefore  the  large  nine  axle  truck‐trailer  unit  having  a  69 
tonnes maximum gross weight  is  a  smart  choice optimizing  the  load  space  and weight  ratio 
when transporting e.g. ground stumps or roundwood chips from terminals or veneer chips from 
plywood mills. With more heavy or wet materials  (e.g.  logging  residues),  the 76  tonnes nine 
axle truck‐trailer unit equipped with twin tyres is the right choice.  
The long wheelbase between the front and rear axles of newest concepts require wider turning 
areas than the traditional trucks (Figure 18). The tight turn with heavy load is possible but not 
recommended. The heavy load will strain the rear axles with massive forces and therefore the 
risk  for  axle or wheel breakdowns  increases  and  the  total  life  span of  the  trailer decreases. 
Utilizing modern vehicle designs such as a moveable axle group or  liftable or steering axles at 
the  rear end of a  trailer  this size vehicle can be well manoeuvrable also on  forest  roads and 
turnarounds.  
 
Figure 18 – Benefits by using bigger trucks depend very much on the transported material and 
restrictions of the road network in its operation region (Photo: Petri Kaksonen/Kesla).  
 
5 Demo results 
The  world  first  full  hybrid  wood  chipper  Kesla  C  860  H  were  presented  first  time  at  the 
FinnMetko  forest  machinery  exhibition  on  August  28–30th  2014  in  Central  Finland.  The 
exhibition had over 32 000 visitors. In spring 2015 Kesla`s hybrid chipper was introduced to the 
audience,  including high  level policy makers and forest and energy professionals  in Hakevuori 
Forest  Energy  Day    at  Askola  (Figure  19).  In  total  around  1000  people  participated  the 
demonstration at 19.3.2015 in Askola in South Finland.  
   
LARGE NINE AXLE TRUCK‐TRAILER UNIT  AND HYBRID TECHNOLOGY CHIPPER– D 4.5 4.8.2015
 
INFRES – Innovative and effective technology and logistics for forest residual biomass supply 
in the EU (311881)  23 
 
The demonstrated nine axle Lipe  truck‐trailer unit constructed by Konepaja Antti Ranta were 
introduced to the audience first time on 11– 13 June 2015  at Logistics ‐ Transport 2015 fair in 
Helsinki (Figure 20).  The event had approximately 12 500 visitors and it is the biggest event for 
logistics and transport in Nordic countries. 
To  the  joint  demonstration  of  the  nine  axle  chip  truck‐trailer  unit  and  hybrid  chipper  in 
Tikkakoski and Uurainen participated total three people from Finland and Sweden.  
   
Figure 19 – Kesla C 860 hybrid chipper demonstration in Hakevuori Forest Energy Day in South 
Finland (Photo: Kari Kokko/Kesla). 
 
Figure 20 – Lipe truck‐trailer unit demonstration at Logistics ‐ Transport 2015 fair in Helsinki 
(Photo: Janne Jokela/ Metsäalan Ammattilehti). 
6 Acknowledgements 
The authors wish to thank the following people for their support with the study and demo: Mrs  
Niina  Albrecht  (Jyväskylän  Energia  Oy),  Mr  Ville  Hämäläinen,  Antti  Ala‐Fossi  &  Mikko 
Höykinpuro  (Vapo  Oyj), Mr  Juha  Liimatainen, Mika  Liimatainen,  Villekalle  Liimatainen,  Sami 
Toikkanen,  Matti  Grönmark  (Konnekuljetus  Oy)  and  Mr  Matti  Salminen  (Kuljetus  Matti  J. 
Salminen Oy),  
   
LARGE NINE AXLE TRUCK‐TRAILER UNIT  AND HYBRID TECHNOLOGY CHIPPER– D 4.5 4.8.2015
 
INFRES – Innovative and effective technology and logistics for forest residual biomass supply 
in the EU (311881)  24 
 
The research leading to these results have received funding from the European Union Seventh 
Framework Programme (FP7/2012‐2015) under grant agreement no 311881. The sole 
responsibility for the content of this report lies with the authors. It does not reflect the opinion 
of the European Communities. The European Commission is not responsible for any use that 
maybe made of the information contained therein. 
 
7 References 
Alakangas, E., Impola, R. 2014.  Puupolttoaineiden laatuohje [Quality norms for wood fuels]. 
VTT‐M–07608–13 – päivitys 2014. Bioenergia ry, Energiateollisuus ry and Metsäteollisuus ry. 66 
p. (In Finnish).  
Björheden, R. 2008. Optimal point of comminution in the biomass supply chain. In publication 
Suadicani, K., Talbot, B. 2008 (Eds.): The Nordic‐Baltic Conference on Forest Operations– 
Copenhagen September 23‐25, 2008. Forest & Landscape Working Papers no. 30‐2008. 92 p. 
Cambero, C., Sowlati, T., Marinescu, M., Roser, D.  2015. Strategic optimization of a forest 
residues to bioenergy and biofuel supply chain.  International Journal of Energy Research (39)4: 
439–452. Published online of August 4, 2014. DOI: 10.1002/er.3233. 
Di Fulvio, F., Eriksson, G., Bergström, D. 2015. Effects of wood properties and chipping length 
on the operational efficiency of a 30 kW electric disc chipper. Croatian Journal of Forest 
Engineering (36):1 85–100. 
Einola, K. 2013. Prestudy on power management of a cut‐to‐length forest harvester with a 
hydraulic hybrid system. The 13th Scandinavian International Conference on Fluid Power, 
SICFP2013, June 3–5 2013, Linköping, Sweden: 71–83. 
Eriksson A., Eliasson L., Jirjis R. 2014. Simulation‐based evaluation of supply chains for stump 
fuel. International Journal of Forest Engineering 25(1): 23–36. http://dx.doi.org/10.1080/14 
942119.2014.892293. 
Eriksson, G., Bergström, D. & Nordfjell, T. 2013. The state of the art in woody biomass 
comminution and sorting in Northern Europe. International Journal of Forest Engineering 
24(3):194–215. 
Hakkila, P. 2004. Developing Technology for Large‐Scale Production of Forest Chips. Wood 
Energy Technology Programme 1999–2003. Technology Programme Report 6/2004. National 
Technology Agency. 98 p. 
Harstela, P. 1991. Work studies in forestry. University of Joensuu. Silva Carelica 18. 41 p. 
Holzleitner F., Kanzian C., Höller N. 2013. Monitoring the chipping and transportation of wood 
fuels with a fleet management system. Silva Fennica vol. 47 no. 1 article id 899. 11 p. 
Karttunen, K., Väätäinen, K., Asikainen, A. & Ranta, T. 2012a. The operational efficiency of 
waterway transport of forest chips on Finland’s Lake Saimaa. Silva Fennica 46(3): 395–413. 
Karttunen K., Föhr J., Ranta T., Palojärvi K., Korpilahti A. 2012b. Puupolttoaineiden ja 
polttoturpeen kuljetuskalusto 2010. [Transportation vehicles for wood fuels and peat in 2010]. 
Metsätehon tuloskalvosarja 2/2012. (In Finnish). 17 p. 
   
LARGE NINE AXLE TRUCK‐TRAILER UNIT  AND HYBRID TECHNOLOGY CHIPPER– D 4.5 4.8.2015
 
INFRES – Innovative and effective technology and logistics for forest residual biomass supply 
in the EU (311881)  25 
 
Karttunen, K., Lättilä, L., Korpinen, O.‐J., Ranta, T. 2013. Cost‐efficiency of intermodal container 
supply chain for forest chips. Silva Fennica vol. 47 no. 4 article id 1047. 24 p. 
Kons, K., Bergström, D., Eriksson, U., Athanassiadis, D., Nordfjell, T. 2014. Characteristics of 
Swedish forest biomass terminals for energy, International Journal of Forest Engineering, 25:3, 
238‐246, DOI:10.1080/14942119.2014.980494 
Korpilahti, A. 2015. Bigger vehicles to improve forest energy transport. Metsätehon 
tuloskalvosarja 3/2015. 33 p.  
Kärhä, K. 2011. Industrial supply chains and production machinery of forest chips in Finland. 
Biomass and Bioenergy 35(8):3404–3413.  
Laitila, J., Ranta T., Asikainen A., Jäppinen E., Korpinen O.‐J. 2015a. The cost competitiveness of 
conifer stumps in the procurement of forest chips for fuel in Southern and Northern Finland. 
Silva Fennica vol. 49 no. 2 article id 1280. 23 p. 
Laitila, J., Prinz, R., Routa, J., Kokko, K., Kaksonen, P., Suutarinen, J., Eliasson, L. 2015b. 
Prototype of hybrid technology chipper. INFRES demo report D4.6.19 p.   
Lindblad, J., Verkasalo, E. (2001). Teollisuus‐ ja kuitupuuhakkeen kuivatuoretiheys ja 
painomittauksen muuntokertoimet [Basic density and conversion factors for industrial and 
pulpwood chips]. Metsätieteen aikakauskirja 3/2001:411–431. (In Finnish). 
Magagnotti, N., Kanzian, C.,  Schulmeyer, F., Spinelli, R. 2013. A new guide for work studies in 
forestry. International Journal of Forest Engineering (24)3: 249–253. 
Ranta T., Rinne S. 2006. The profitability of transporting uncomminuted raw materials in 
Finland. Biomass and Bioenergy 30(3): 231–237. 
http://dx.doi.org/10.1016/j.biombioe.2005.11.012 
Routa, J., Asikainen, A., Björheden, R., Laitila, J., Röser, D. 2013. Forest energy procurement ‐ 
state of the art in Finland and Sweden. WIREs Energy and Environment 2(6): 602–613. 
Ryymin, R. 2015. Opening address. General Assebly Meeting of INFRES, Consiglio Nazionale 
delle Ricerche, Piazzale Aldo Moro 7, Rome, Italy. 25 p.  
Spinelli, R., Visser, R. 2009. Analyzing and estimating delays in wood chipping operations. 
Biomass and Bioenergy 33(3):429–433. 
Strandström, M. 2015a. Metsähakkeen tuotantoketjut Suomessa vuonna 2014 [Production 
chains of forest chips in Finland in 2014]. Metsätehon tuloskalvosarja 8/2015. 20 p. (In Finnish). 
Strandström, M. 2015b. Puunkorjuu ja kaukokuljetus vuonna 2014 [Harvesting and long‐
distance transportation in 2014]. Metsätehon tuloskalvosarja 7a/2015. (In Finnish). 33 p.  
Sun, H., Yang, L., Jing, J. 2010. Hydraulic/electric synergy system (HESS) design for heavy hybrid 
vehicles. Energy 35(12):5328–5335. 
Tahvanainen, T., Anttila, P. 2011. Supply chain cost analysis of long‐distance transportation of 
energy wood in Finland. Biomass & Bioenergy 35(8): 3360‐3375. 
Talbot, B., Suadicani, K. 2006. Road transport of forest chips: containers vs. bulk trailers. 
Forestry Studies (45): 11‐22. 
   
LARGE NINE AXLE TRUCK‐TRAILER UNIT  AND HYBRID TECHNOLOGY CHIPPER– D 4.5 4.8.2015
 
INFRES – Innovative and effective technology and logistics for forest residual biomass supply 
in the EU (311881)  26 
 
Uusvaara, O. 1978. Teollisuushakkeen ja purun painomittaus [Estimation of industrial chip and 
sawdust weight]. Folia Forestalia 341. 18 p. (In Finnish with English summary). 
Uusvaara, O., Verkasalo, E. 1987. Metsähakkeen tiiviys ja muita teknisiä ominaisuuksia [Solid 
content and other technical properties of forest chips]. Folia Forestalia 683. 53 p. (In Finnish 
with English summary). 
Valtioneuvoston asetus 407/2013 ajoneuvojen käytöstä tiellä [The Finnish government 
regulation for road vehicles]. Available at: 
http://www.finlex.fi/fi/laki/alkup/2013/20130407#Pidm1799696/ 
Windisch, J., Väätäinen, K., Anttila, P., Nivala, M., Laitila, J., Asikainen, A., & Sikanen, L. 2015. 
Discrete‐event simulation of and information‐based raw material allocation process for 
increasing the efficiency of an energy wood supply chain. Applied energy, Volume 149: 315–325 
Wolfsmayr, U.J., Rauch, P. 2014. The primary forest fuel supply chain: A literature review. 
Biomass and Bioenergy (60):203–221. 
Ylitalo, E. 2015a. Puun käyttö 2014: Metsäteollisuus [Forest industries' wood consumption in 
2014] Available at: http://stat.luke.fi/metsateollisuuden‐puun‐kaytto (In Finnish). 
Ylitalo, E. 2015b. Puun energiakäyttö 2014 [Solid wood fuel consumption in heating and power 
plants 2014] Available at: http://stat.luke.fi/puun‐energiakaytto (In Finnish). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
   
LARGE NINE AXLE TRUCK‐TRAILER UNIT  AND HYBRID TECHNOLOGY CHIPPER– D 4.5 4.8.2015
 
INFRES – Innovative and effective technology and logistics for forest residual biomass supply 
in the EU (311881)  27 
 
 
INFRES PROJECT CONTACTS 
Coordinator 
Prof. Antti Asikainen & Researcher Johanna Routa 
Natural Resources Institute Finland (Luke) 
antti.asikainen@luke.fi, johanna.routa@luke.fi 
 
 
Contact information for this publication: 
 
Juha Laitila, Jukka Antikainen and Antti Asikainen 
Natural Resources Institute Finland (Luke) 
juha.laitila@luke.fi 
 
 
Janne Immonen and Esa Mononen 
Konepaja Antti Ranta Oy 
esa.mononen@anttiranta.com 
 
Petri Kaksonen, Kari Kokko and Jussi Suutarinen 
Kesla Oyj 
kari. kokko@kesla.com