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1861年3月下旬，趁清军新败，畏惧洋人，英、法尚未公然与清廷一起镇压太平军之际，亨利带着300余名愿回国的学童和招募来的100余名各类人才以及许多先进技术资料返回开封。亨利和这些人一起翻译了先进技术资料，这些技术人才把带来的各类先进技术都用到了实践中。对于招聘到的外国人才，天国均给予年500两到1000两白银的高薪，但是需签定十年合同，合同期内需遵守各项法纪，犯法与天国百姓一样惩罚，平日里与太平天国其他公务人员一样待遇，只领少量天宝银元，吃穿官给，自己需种菜，其专利归天国所有，合同期满方可一次性领取十年报酬，也可续约，续约以前报酬可寄回国也可继续累计记账。对于所招国内人才，天道教均想方设法将其家眷迁到开封，其日常待遇均与天国其他公务员一样，与发明专利挂钩有各类丰厚奖金，各类发明专利归天国所有。顶级专家如戴天德、徐寿、丁拱辰、华蘅芳等均有特殊待遇，待遇高于魏宣武十倍以上。
为更好地进行各种研究和培养人才，魏宣武在开封周围设立了技术研究制造局，戴天德任总办，沈节为总教、冯大彪为帮办，下设枪炮研究制造分局、弹药研究制造分局、机械研究制造分局、工具研究制造分局、舰船研究制造分局、动力研究制造分局、农牧研究分局、勘采研究分局、冶铸研究制造分局、轻工研究制造分局、翻译研究分局，汇集了大批高精尖技术人才，这在当时全球官办技术研究机构中都算是全面顶尖的了。
农牧方面，一系列优质植物种子、良种家畜或引入或获得研究推广，使得农牧业产量成倍提高，短短几年，陕西、河南两地的百姓从食不裹腹到基本填饱肚子再到每月都能吃上几次肉还有闲钱购买各种商品，百姓收成的大幅增加使得他们的生活逐步丰足，也对魏宣武和他的天道教、官府更加感激拥护。
勘探、开采、冶炼、纺织、皮革、制衣、制鞋、制茶、农作物加工、酿酒、机械、铸造、五金工具等技术的研究成果很快就被商人们用他们聪明的脑袋和雄厚的资本转化为实用商品，既给百姓的生产生活提供了实用的工具和丰富的商品，也给军工发展提供了坚实的物资基础。
1858年亨利通过上海英国伦敦会传教士创办的墨海书馆，相中并力聘清末着名科学家、中国近代化学的启蒙者和中国近代造船工业的先驱徐寿及其次子火药专家徐建寅，数学家华蘅芳，西学和数学上已颇有名气的李善兰，汉语翻译家英国人傅兰雅，精通数学、物理与机械制造的科学家郑复光之子郑礼修、世界史地参考书作者魏源之子魏华到开封，现在徐寿任舰船研究制造分局总办，与丁拱辰、华蘅芳合作研制蒸汽机，设计研究新式炮舰；其子徐建寅任弹药研究制造分局总办，在其父指导下研究试制无烟火药，并把通过亨利买到的先进技术资料把枪用中心发火金属定装弹和炮用可爆炸隔膜弹研制出来，又与丁金安配合继续了火箭弹的研制；傅兰雅任翻译研究分局总办，翻译了亨利带来的大批科学技术资料；郑修礼任机械研究制造分局总办，研究出了水轮驱动的二辊式型材轧机生产钢板，给徐寿的铁甲舰研制提供了主要物资基础，并根据龚全孝的要求参考国外先进资料，在帮办法国人马里的帮助下在南阳伏牛山建造了五座30吨碱性炼钢高炉和一个轧钢厂、一个钢板厂，一个铸造厂、一个炼熟铁厂、一个炼生铁厂，一个可生产先进枪针、炮闩的枪炮零件制造厂、作为四轮马车的车轴轴承的滚珠轴承制造厂；华蘅芳、李善兰、魏华俱任技术研究制造局执事兼河南大学教授，其中魏华还兼任了河南宣教长。
1861年6月，通过沈节的推荐，魏宣武通过广西天道教找来了四处飘零的丁拱辰及其胞侄丁金安，任命丁拱辰为动力研究制造分局总办，与徐寿、华蘅芳合作研制蒸汽机；任命其胞侄丁金安为枪炮研究制造分局帮办，丁金安根据徐建寅的中心发火金属定装弹对二代宣武枪进行了改进，根据亨利带回的火炮资料与总办英国人纳特合作改进了二代宣武炮，使其各种性能高于了阿姆斯特朗炮的水平并可发射隔膜弹，又继续研制大火箭筒；又请到了植物名实图考作者吴其溶任农牧研究分局总办，结合国外生物学资料对水稻、小麦种子进行了改良，提高了陕西、河南粮食的单株产量；1861年10月，浙江天道教徒弄来了撰写《铸炮铁模图说》的被李秀成太平军击毙的台州知府龚振麟之子龚全孝，开始，龚全孝拒绝与有杀父之仇的太平军合作，后来，经王茂林、张云顶、贾道远、顾嘉蘅等开导，丁拱辰等在清廷怀才不遇而在太平军才能充分施展的现身说法，魏宣武又三次上门恳请，逐渐认识到清廷的腐败、魏宣武太平军与其他太平军的不一样，在看到陕西、河南百姓的安居乐业生活之后，龚全孝接受了天道教思想入了教，最后在1861年11月担任了冶铸研究制造分局总办，参考国外先进技术资料对铁模铸造技术进行了改良，还参考英国人西门士兄弟蓄热炉原理改良引进了高炉和焦炭冶炼技术，成功地在亨利采购的反射炉内熔炼生铁和废钢，得到不同成分的钢，比法国冶金学家马丁早了四年使用平炉炼钢法建起了炼钢炉炼钢，后发现了石灰在炼钢中的脱磷作用，更是让天道教钢铁冶炼技术达到了世界顶尖水平。使得陕西、河南农具成本、性能得到了很大改进，太平军枪管、炮管质量进一步提高。
在最初派往外国留学五百名学童中严立本是最矮的，他学的是勘探开采方面的技术，是整个学校学习成绩最好的学生，二年理论学习后，他又跟着洋人勘探开采了好些矿产，后来洋人师傅都比不了他，一些洋人大公司争相聘用这个不到十五岁的中国少年，亨利告诉了他天道教在中国迫切需要这方面的人才，他就毅然回国加入了魏宣武的技术人才队伍，魏宣武任其为勘采研究分局总办，引入了蒸汽驱动的地质钻机、改进了中国的冲击式顿钻凿井法技术。把清初孙廷铨《颜山杂记》和吴其浚的《滇南矿厂图略》中煤铜勘探技术结合洋人物理方法进行改进，引进采用了机械化控油、采挖、钻井技术并开始了石油的勘探工作。关保与从国外回来的富商唐耀祖小女儿唐玲结为夫妻，唐玲被任命为轻工研究制造分局总办，她带回了先进的纺织机械制造技术，让中国的纺织成本和速度都得到了质的飞跃。工具研究制造分局总办则由早期来中国的德国人福克担任，他把德国的先进机床制造技术带到了中国，在帮办中国优秀留洋归国神童韩书语的协助下，使用亨利采购的蒸汽机在南阳伏牛山地区设立了机床实验制造厂，成为世界首家机床实验生产基地，实验生产各种机床，使得各种工具零件的生产制造实现机械化。
1862年底亨利花一万两白银买到加特林机枪设计图纸冒险偷偷派人送回开封，戴天德经过研究后发现，这种枪的重量很大，对弹药的消耗量极大，在还没有机械化运输条件的19世纪，加特林机枪无法伴随步兵前进，起到火力支援的作用；另外加特林机枪的运转必须依靠士兵手摇曲柄提供动力，士兵必须均匀地摇动手柄以提供平稳的动力。但士兵在战况紧张的情况下往往疯狂地摇动曲柄以提高射速，这就会导致机枪卡壳。在这两个致命缺点得以解决前，加特林机枪是不可用的。
1862年1月开始，全部发射定装金属弹的三代宣武枪和发射隔膜弹的短管三代宣武炮、发射实心弹的长管三代宣武炮开始批量生产，弹药厂也开始大量生产枪用定装金属弹和炮用可爆隔膜弹、不爆的实心弹。经过技术革新，魏宣武辖下的陕西、河南军事、经济实力都得到了很大的提高。