视察了农场后，肖图白又来到咸水沽，为即将开始公开招生的天津工科院进行鼓励。天津工科院选址在咸水沽，因为宋应星奉行“天工之道”，认为工科研究，应该在产业发展服务。
咸水沽已然是天津特区的工业中心，里面石油化工、纺织加工、钢铁冶炼、军火制造、玻璃生产、工程机械制造，等等一系列技术先进的大型工厂。毫无疑问，这些工厂的存在，更有利于天津工科院实践“天工之道”。
在天津工科院还未正式开学之前，宋应星已经召集了一大批自然科学和工程机械的爱好者，率先组建了一个个的研究项目团队。
工科院的筹备顺序是——先是召集学术人才，学术人才选择感兴趣的研究项目。根据研究项目立项，召集更多的研究人手。之后，研究有了一系列的成果，并且自圆其说后，根据其学说，创立一门专门的课程。某个学说研究越来越丰富，越来越具备影响力，便将其专门提升为一个学科。而一个学科不断的壮大，则可以扩大为某个系——物理系、化学系、机械系、数学系、哲学系……
总之，建立一个学院，也是顺序渐进的过程。并不是是肖图白他拍板，说要建立物理系就建立物理系，说要建化学系就建化学系。
科学研究，和其他的项目一样，首先要人人们感兴趣，自发的研究一个项目。这个项目探索过程中，发现了一堆能够促进社会生产力发展，以及提升人们对于宇宙规律认识的奥秘后，自然而然的形成一系列的学说、科目。
而执政者，硬是要拍班子设立某个学科，按着这个科目的目录，去找相关的人才，未必能够找到真正的热爱这门学科的人，最大的可能是，找到一堆庸才。甚至是连庸才也不如的废材。
用这些并不是真正热爱一门学术的人，去研究这门学术，能有多少工作热情，以及能研究出多少成果，都是非常值得怀疑的。
这就等于是雇主出钱，雇佣一批雇工从事某一项工作，雇佣的人从事的未必是自己热爱的事业，自然是能偷懒就偷懒，能耍滑就耍滑。
若是一些学者。真正痴迷、热爱一个项目，在没有人支持的情况下。他们已经耗费了大量的精力和时间，用于某个项目的研究。长期的研究，甚至出了一些成果。这时候，他们已然热爱自己的研究，将之视为人生的事业。
投资这一批理想主义者，支持他们的事业，显然是更容易出成果的。因为，理想主义者，是为自己的理想和目标而努力。并非是为了雇主布置任务而工作。
宋应星就是一个理想主义者，而且是一个非常拥有研究能力和发明改进能力的超级大牛人。对于各种科学原理和机器的认识，已经是大明王朝第一人。也许，一些能工巧匠，能够在自己专业的领域，超过宋应星。
但是，宋应星对于大多数的机器。都是非常感兴趣，更琢磨出很多机器生产过程中的原理。宋应星知道的大明先进机器种类，超过数百种以上。其中，甚至包括了一些在17世纪属于较为先进的机床。
在宋应星来到天津后。肖图白允许宋应星探访天津所有的工厂，包括了较为机密的“天津军器局”。
天津军器局，可能是天津保密程度最高的工厂。里面基本上，是被士兵把守，进出隔绝。厂内的工人，未经允许，只能在厂内工作、生活，而厂外的物资、原料运输到厂内，也是由军队负责。
整个天津军器局面积6平方公里，里面生活了1.3万人，包括了军器局工匠家属在内。里面有政府机构、有医院、有学校、有娱乐场所。外面有的，里面都有。甚至，里面的生活条件，还超过其他的城区。但是，这是一个高度保密的单位，天津大多数的官民，甚至是普通的军人，也未必能被允许进出天津军械局。
宋应星进了军械局后，与里面的工匠师傅们，认证的研究了生产技术。让宋应星最感兴趣的，恐怕是“齿轮渐开线”和“变速齿轮”这一门，肖图白提出的技术。普通的军器局工匠，应用这门技术，主要加速了钻头的转速，用来钻枪管时，速度加快了十多倍。原本，需要一个月时间加工的火铳枪管，在天津军械局，仅仅需要两三天即可又快又好的加工完成。
这种变速齿轮应用在钻床上，令宋应星灵感大发，很快改进了机器，基于这门技术原料，弄出了更多的机器。
宋应星这段时间，令工匠按照他的想法，制造了一座大风车。然后，以风车作为动力，将手摇钻穿，变成了——“风车钻床”！
“风车钻床”的特点是利用风车提供动力，用变速齿轮的特性，将慢速的钻头，变成更快速度的钻头。
“风力钻床”的发明，使得宋应星被工匠们视为仅次于肖国师的大牛。因为，宋应星的研究，是在肖图白提供的技术原料的技术上，加以改进出来的。肖图白的技术原料，是开天辟地一般的创举。而宋应星的“风力钻床”也是一门先进的机器，但是却也是在肖图白给出的原理框架上，弄出来的成果，总之，工匠们也是非常识货之人，对于宋应星这种天才，自是非常尊重。
“风车钻床”发明后，火铳钻孔显得更加方便快捷。已经开始熟悉使用这门先进机器的工匠，已经能够在一天时间内，加工出一根合格的枪管。