如今原来隶属工部的军器局，划给了武备院，但是职司却没有改变，仍然是以督造冷兵器为主，而原来从京师搬迁至通州的火药局、火器局等，则仍然以督造火器为主，分工很明确，而产量也逐渐上升。
孙元化自从受领了督造火枪火炮的任务以后，一边派了自己的儿子跟着传教士罗如望前往濠镜澳购买火枪火炮，一边带着汤若望、熊三拔，在通州紧靠着潞河的一处山坳里，建造枪炮厂，建起了数栋厂房。
其中一栋巨大的作坊里面建起了一座巨大的高温炼铁炉，外面用混凝土封闭，内部用黏土和红砖砌成，下方的边上则是数台巨大的风箱，在不断地往竖炉之中鼓风。
除了一座高高竖立的炼铁炉，巨大的作坊之中还有两座稍小一点的锻造炉，全都采用了焦炭来代替木炭，来提高炉温。
高大的炼铁炉上留有数个可以打开的导流孔，导流孔的下面地上，则是制作好的一具火炮泥范，熔化后的铁液通过导流孔注入泥范，冷却凝固以后，敲掉包裹在外层的泥范，以及炮筒中间的泥范，一具铁炮就算是铸成了。
这个过程里的每个步骤，看起来都并不复杂，但是实际操作起来却也不简单，为了保证铁炮的质量，泥范的制作非常的关键，要选用上好的黏土，反复的淘洗去除杂质，然后用反复淘洗沉淀后的干净黏土制作泥范，做好后必须充分阴干，而仅仅是这个工序就需要半年之久。
若是泥范没有完全阴干，高温铁液浇注进入之后，要么泥范开裂，要么铁炮中间有细密气孔，容易炸膛，所以工艺虽然一点就通，但实在是不能有一点的马虎。
孙元化自从首领任务之后，带着熊三拔、汤若望，以及此前兵部、工部铸造火枪火炮的工匠技师们，参照葡萄牙人红夷大炮的口径尺寸制作了三具泥范，只有使用青铜熔液的那次成功了，铸成了一具青铜质地的红夷大炮，而其他两具泥范则在铸造铁炮的过程中报废，铁质的西洋红夷大炮自然还是没有铸造成功。
但是皇帝得报之后并没有生气，而是鼓励他们继续尝试，因为如今这位崇祯皇帝，知道汤若望等人在历史上是成功了的，等他们成功铸造出第一批红衣大炮，积累了一定的经验，带出一批熟练工匠，然后撤出这批西洋人，让孙元化、孙和鼎带着大明工匠尝试用铁模铸炮，从而提高产量。