По возвращении из столицы Ползунова произвели в шихт-мейстеры — это был первый приравнивавшийся к офицерскому чин для служащих казенных горных заводов. Положение Ползунова значительно улучшилось: ему теперь не грозили телесные наказания, у него был денщик, ему открылся доступ в офицерскую библиотеку, к заводским делам. В это же время из Петербурга пришел приказ о том, чтобы все офицеры, работающие на заводах, изучили изданную в 1760 году книгу профессора Ивана Шлаттера «Обстоятельное наставление рудному делу».
Ползунов прочитал книгу Шлаттера, и она произвела на него огромное впечатление.
«Нет такого изобретения, — писал Шлаттер, переходя к описанию водоотливной атмосферной машины Ньюкомена, — которое бы разум человеческий столько прославить могло, как вымышление огнем действующих машин, которыми ужасные тяжести подняты могут быть и которые с начала сего века от англичан изысканы и во многих местах в употреблении для выливания из рудных и каменноугольных ям введены».
Так долго томившийся по большому и необыкновенному делу Ползунов нашел свое призвание. Он не только понял из описания Шлаттера устройство «огнем действующей» машины Ньюкомена, но и, разобравшись в основных принципах ее работы, сумел найти в ней новые, неиспользованные возможности.
И вот в глухой сибирской провинции русский инженер решает построить сам невиданную машину для приведения в действие воздуходувных мехов.
«И хотя, правда, новых и полезных дел начинателям не всегда вдруг делается удача, — писал Ползунов год спустя в объяснении к своему проекту, — однако таковых умной свет не почитает предерзкими, но мужественными и великодушными».
Хорошо знакомый не только с горнозаводской техникой, но и с заводским хозяйством, Ползунов понимал несовершенство водяных колес, применявшихся тогда на горнозаводских предприятиях для приведения в движение различных механизмов: водяному колесу приходилось подводить издалека воду или же строить заводы там, где была вода. Русский механик решил применить для этой цели «огнем действующую» машину.
Днем у маленького окошка своего бревенчатого домика, ночью при свечах, за тем же столом, размышлял, чертил и рассчитывал молодой шихтмейстер. Он не просто воспроизводил машину, описание которой знал наизусть, — он создавал новую конструкцию, открывая путь для нового применения огня и пара. Это была также атмосферная машина, но над паровым котлом русский техник поместил два цилиндра: в этих цилиндрах поршни двигались одновременно, но в противоположных направлениях, и мехи работали попеременно, так что поток воздуха шел в печь без разрывов. Движение поршней передавалось мехам при помощи цепей и шкивов, а не коромысла. Система резервуаров и труб обеспечивала непрерывное питание котла водой. Подачу в цилиндры пара и воды для конденсации Ползунов сделал автоматической. Все это конструктивно значительно отличалось от машин, описанных Шлаттером, было ново и оригинально.
Проект свой Ползунов подал в горную канцелярию в апреле 1763 года. В декабре его пригласили в эту же канцелярию для прочтения царского указа, доставленного курьером из Петербурга в занесенный снегом Барнаул.
По указу Ползунов награждался денежной премией, похвалой и приглашением прибыть в Петербург для поступления в Академию. Начальству же его предписывалось начать постройку машины по проекту Ползунова, к которому был приложен отзыв Шлаттера.
Шлаттер горячо одобрил идею Ползунова, но рекомендовал заменить некоторые из его новшеств устройствами, принятыми в английских машинах. Считаясь с авторитетом Шлаттера, Ползунов переделал свой проект, хотя переделки эти портили машину.
Русская научно-техническая мысль шла впереди своего времени, и неудивительно, что Шлаттер недооценил изобретательность русского инженера, смелость его замысла и новизну выполнения.
Между тем, пока проект Ползунова путешествовал в Петербург и обратно, изобретатель убедился в правильности своих расчетов на построенной им модели. Копия этой модели сохранилась и находится сейчас в Барнаульском горном музее.
В марте 1764 года Ползунов начал строить свою машину. Изготовление ее частей, никогда никем не виданных, при несовершенстве тогдашних технических средств было делом неслыханно трудным и сложным. Ползунову приходилось не только учить других, но и самому учиться на опыте и ошибках. Несмотря на все это, машина была построена и в декабре 1765 года впервые опробована. Проба прошла успешно, но сам Ползунов едва держался на ногах, и доводить до пуска машину пришлось его ученикам. Тяжелое детство и полуголодная юность, бессонные ночи и нечеловеческое напряжение всех сил сделали свое дело: Ползунова съедал туберкулез. Он умер всего за неделю до торжественного пуска машины.